KR100914986B1

KR100914986B1 - 칩 본딩 장비

Info

Publication number: KR100914986B1
Application number: KR1020080009271A
Authority: KR
Inventors: 강병환
Original assignee: 주식회사 탑 엔지니어링; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-09-02
Also published as: KR20090083244A

Abstract

본 발명은 칩 본딩 장비에 관한 것이다. 종래에는 리드 프레임의 상면에 칩을 본딩하는 장비와, 리드 프레임의 하면에 칩을 본딩하는 장비 그리고 리드 프레임에 본딩된 칩 위에 다른 칩을 적층하는 장비들이 반도체 제조 라인 또는 엘시디 제조 라인에 각각 설치되므로 칩 본딩의 조건에 따라 제조 라인에 설치된 장비에서 본딩 공정을 진행하게 되어 칩 본딩 공정이 비효율적이고, 또한 설치 공간을 많이 차지하게 되는 문제점이 있었다. 본 발명은 세 가지의 공정이 모두 처리될 수 있도록 함으로써 구성을 간단하게 할 뿐만 아니라 장비 제작 단가를 감소시키고, 또한 설치 공간을 줄어들게 하여 작업 공간의 활용도를 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

칩 본딩 장비{CHIP BONDING SYSTEM}

본 발명은 칩 본딩 장비에 관한 것으로, 특히 다양한 형태의 칩 본딩을 가능하게 할 뿐만 아니라 구성을 간단하게 하여 장비의 설치 공간을 줄이고 본딩 작업을 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 칩 본딩 장비에 관한 것이다.

일반적으로 반도체는 미세 회로가 형성된 칩(chip; 일명, die 라고도 함)과 그 칩의 회로와 외부 회로를 연결시키는 리드 프레임(lead frame)을 포함하여 구성된다.

칩과 리드 프레임을 연결시키는 공정은 칩 본딩 장비에 의해 진행된다.

상기 칩 본딩 장비에 의해 칩과 리드 프레임이 본딩되어 칩과 리드 프레임이 전기적으로 접속되며, 그 칩과 리드 프레임을 본딩시키는 방식으로 열과 압력으로 본딩시키는 방식과 초음파를 이용하여 본딩하는 방식 등이 사용된다.

상기 칩의 종류, 즉 메모리 칩 또는 비메모리 칩 등에 따라 그 칩의 특성을 고려하여 칩과 리드 프레임을 본딩하는 방법이 다르게 된다.

일반적으로 비메모리 칩의 경우 리드 프레임의 하측에서 칩이 리드 프레임에 본딩되며, 이와 같은 칩 본딩 공정을 일명, 페이스 다운 타입(face down type)이라 한다.

그리고 메모리 칩의 경우 리드 프레임의 상측에서 칩이 리드 프레임에 본딩되며, 이와 같은 칩 본딩 공정은 페이스 업 타입(face up type)으로 일명, 리드 온 칩(L.O.C;lead on chip)이라 한다. 리드 온 칩과 비슷한 용어로 보오드 온 칩(board on chip)이 있으며 그 보오드 온 칩은 피시비 기판(P.C.B substrate)의 위에 칩을 본딩하는 것이다.

일반적으로 상기 페이스 다운 타입으로 칩을 리드 프레임(또는 리드 프레임이 배열된 기판)에 본딩하는 칩 본딩 장비에는 수지가 도포된 리드 프레임이 공급된다. 그리고 페이스 업 타입으로 칩을 리드 프레임(또는 리드 프레임이 배열된 기판)에 본딩하는 칩 본딩 장비에는 수지가 도포되지 않은 리드 프레임이 공급되어 그 칩 본딩 장비에서 리드 프레임에 수지를 도포한 후 그 리드 프레임에 칩을 본딩하게 된다.

그리고 리드 프레임에 칩을 본딩하는 방식 중의 하나로 집적도를 높이기 위하여 그 리드 프레임에 복수 개의 칩을 수직 방향으로 본딩하여 회로를 구성하게 된다. 이와 같이 칩을 적층하는 칩 본딩 장비는 리드 프레임(또는, 리드 프레임이 배열된 기판)에 양면 접착 테잎을 부착하고 그 접착 테잎에 칩을 본딩한다. 그리고 그 칩 위에 접착 테잎을 부착하고 그 접착 테잎에 칩을 본딩하며, 이와 같은 과정을 반복하면서 칩을 적층하게 된다. 상기 리드 프레임과 칩 사이 그리고 칩과 칩 사이는 별도의 장비에 의해 와이어 본딩된다.

그러나 이와 같은 반도체 칩, 또는 반도체 패키지에 따라 각각 칩을 본딩하는 장비들은 반도체 제조 라인 또는 엘시디 제조 라인에 각각 설치되어 칩 본딩의 조건에 따라 제조 라인에 설치된 장비에서 본딩 공정을 진행하게 되므로 칩 본딩 작업이 비효율적인 단점이 있다.

또한, 장비들이 각 제조 라인에 설치되므로 설치 공간을 많이 차지하게 되어 공간의 활용도가 떨어지고 장비의 배치가 복잡하게 된다.

또한, 장비들을 각각 제작하게 되므로 장비들을 제작하는 제작 단가가 높게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 단점들을 고려하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 형태의 칩 본딩을 가능하게 할 뿐만 아니라 구성을 간단하게 하여 장비의 설치 공간을 줄이고 본딩 작업을 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 칩 본딩 장비를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 가이드 유닛과; 상기 가이드 유닛을 따라 리드 프레임을 이송시키는 제1 이송 유닛과; 상기 리드 프레임들이 공급되는 프레임 공급 유닛과; 칩들이 공급되는 칩 공급유닛과; 상기 프레임 공급 유닛의 옆에 설치되어 리드 프레임에 도포된 수지를 녹이는 프리 베이커(pre baker)와; 상기 프레임 공급 유닛의 리드 프레임을 상기 프리 베이커에 공급하고 그 프리 베이커에 적재된 리드 프레임 또는 프레임 공급 유닛의 리드 프레임을 가이드 유닛으로 이송시키는 제2 이송 유닛과; 상기 가이드 유닛을 따라 이송되는 리드 프레임 또는 그 리드 프레임에 본딩된 칩에 접착 테잎을 부착시키는 테잎 부착 유닛과; 상기 가이드 유닛을 따라 이송되는 리드 프레임에 선택적으로 수지를 도포시키는 디스펜서와; 상기 칩 공급유닛으로 공급되는 칩을 픽업하여 상기 가이드 유닛을 따라 이송되는 리드 프레임에 선택적으로 칩을 본딩시키는 제1 본딩 유닛과; 상기 가이드 유닛을 따라 이송되는 리드 프레임에 선택적으로 칩을 본딩시키는 제2 본딩 유닛과; 상기 칩 공급유닛의 칩을 상기 제2 본딩 유닛에 전달하는 칩 트랜스퍼와; 칩이 본딩된 리드 프레임을 회수하는 회수 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비가 제공된다.

본 발명의 칩 본딩 장비는 리드 프레임의 상면에 칩을 본딩하는 공정과, 리드 프레임의 하면에 칩을 본딩하는 공정 그리고 리드 프레임에 본딩된 칩 위에 다른 칩을 적층하는 공정 등을 모두 처리할 수 있게 된다.

본 발명의 칩 본딩 장비에 의해 세 가지의 공정이 모두 이루어지게 되므로 구성이 간단하게 될 뿐만 아니라 구성 부품이 적게 되어 제작 단가를 감소시키게 되고, 또한 설치 공간이 줄어들게 되어 작업 공간의 활용도를 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 칩 본딩 장비의 일실시예를 도시한 평면도,

도 2는 본 발명의 칩 본딩 장비를 구성하는 제1 이송 유닛의 일예를 도시한 정면도,

도 3은 본 발명의 칩 본딩 장비를 구성하는 제1 이송 유닛의 다른 일예를 도시한 정면도,

도 4는 본 발명의 칩 본딩 장비에 적용되는 웨이퍼를 도시한 평면도,

도 5는 본 발명의 칩 본딩 장비를 구성하는 디스펜서의 일예를 도시한 측면도,

도 6은 본 발명의 칩 본딩 장비를 구성하는 제1 본딩 유닛의 일예를 도시한 측면도,

도 7은 본 발명의 칩 본딩 장비를 구성하는 제2 본딩 유닛의 일예를 도시한 측면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100; 가이드 유닛 200; 제1 이송 유닛

310; 제1 공급 유닛 320; 제2 공급 유닛

410; 카세트 로더 420; 웨이퍼 테이블

430; 웨이퍼 트랜스퍼 500; 프리 베이커

600; 제2 이송 유닛 610; 푸셔

620; 제1 트랜스퍼 700; 테잎 부착 유닛

800; 디스펜서 900; 제1 본딩 유닛

1000; 제2 본딩 유닛 1300; 칩 트랜스퍼

1310; 가이드 부재 1320; 버퍼

1330; 제1 트랜스퍼 헤드 1350; 제2 트랜스퍼 헤드

이하, 본 발명의 칩 본딩 장비의 일실시예를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 칩 본딩 장비의 일실시예를 도시한 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 칩 본딩 장비는 소정의 면적을 갖는 베이스 프레임(BF)에 리드 프레임의 이송을 안내하는 가이드 유닛(100)이 설치되고, 상기 가이드 유닛(100)에 그 리드 프레임을 이송시키는 제1 이송 유닛(200)이 장착된다.

상기 가이드 유닛(100)은 일정 길이를 가지며 서로 평행하게 놓여진 두 개의 레일(110)들과 그 두 개의 레일(110)을 지지하는 지지 프레임(120)을 포함한다. 상기 지지 프레임(120) 또는 베이스 프레임(BF)에 리드 프레임의 크기에 따라 두 개의 레일(110)들을 간격을 조절하는 간격 조절 유닛(미도시)이 구비될 수 있다.

상기 제1 이송 유닛(200)은 롤러들의 회전에 의해 리드 프레임을 이송시키는 롤러 어셈블리(roller assembly)와 리드 프레임을 집어 이송시키는 핀치 어셈블리(pinch moving assembly)를 포함하여 구성된다.

상기 롤러 어셈블리는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 두 개의 가이드 레일(110)들에 장착되는 복수 개의 롤러(210)들과 그 롤러(210)들을 회전시키는 롤러 구동 유닛(220)을 포함하여 구성된다. 한 쌍의 롤러(210)들은 상기 레일에 일정 간격을 두고 장착된다. 한 쌍의 롤러(210)들은 상하로 위치하여 서로 일정 간격을 이룬다.

상기 핀치 어셈블리는, 도 3에 도시한 바와 같이, 리드 프레임을 집는 핀치(230)와 그 핀치(230)를 왕복 운동시키는 핀치 구동 유닛(240)을 포함하여 구성된다.

상기 롤러 어셈블리는 가이드 레일(110)의 일부 영역에 설치되어 그 가이드 레일(110)의 일부 구간에서 리드 프레임을 이송시키고, 상기 핀치 어셈블리는 가이드 레일(110)의 다른 일부 영역에 설치되어 그 가이드 레일의 다른 구간에서 리드 프레임을 이송시키게 된다.

한편, 상기 제1 이송 유닛(200)은 상기 롤러 어셈블리만으로 이루어질 수 있고, 또한 핀치 어셈블리만으로 이루어질 수 있다.

상기 제1 이송 유닛(200)의 다른 실시예로 벨트를 이용하여 리드 프레임을 이송시킬 수 있다.

상기 가이드 유닛(100)의 옆에 리드 프레임들이 공급되는 프레임 공급 유닛이 구비된다.

상기 프레임 공급 유닛은 수지가 도포되지 않은 리드 프레임들이 공급되는 제1 공급 유닛과, 수지가 도포된 리드 프레임들을 공급하는 제2 공급 유닛을 포함하여 구성된다.

상기 제1 공급 유닛(310)은 베이스 프레임(BF)에 설치되는 지지 테이블(311)과, 상기 지지 테이블(311)에 놓여지는 제1 메거진(C1)를 고정하는 고정 유닛(312)을 포함하여 구성된다. 상기 제1 메거진(C1)은 내부에 수지가 도포되지 않은 리드 프레임들이 적재된다.

상기 제1 공급 유닛(310)은 상기 가이드 유닛(100)의 가이드 레일(110) 한쪽 옆에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제2 공급 유닛(320)은 상기 가이드 유닛(100)의 가이드 레일(110) 한쪽 끝에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제2 공급 유닛(320)은 상기 프레임 베이스(BF)에 장착되어 상하로 움직이는 상하 이동유닛(321)과, 상기 상하 이동유닛(321)의 상측에 결합되며 제2 메거진(C2)이 안착되는 받침대(322)와, 상기 상하 이동유닛(321)의 옆에 설치되어 그 제2 메거진(C2)에 놓여진 리드 프레임들을 하나씩 상기 가이드 레일(110)로 밀어 이송시키는 제1 푸셔(323)를 포함하여 구성된다.

상기 제2 메거진(C2)은 양측면이 각각 개구된 육각 형태의 케이스의 양측 내벽에 일정 간격을 두고 다수 개의 돌기가 형성되어 이루어진다. 수지가 도포된 리드 프레임들은 그 양단부가 케이스의 양측 내벽에 각각 돌출된 돌기에 걸쳐지게 된다.

상기 가이드 유닛(100)의 옆에 칩을 공급하는 칩 공급 유닛이 설치된다. 또한, 상기 칩 공급 유닛은 상기 제1 공급 유닛(310)의 반대편에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 칩 공급 유닛은 칩이 배열된 웨이퍼들이 적재된 카세트가 놓여지는 카세트 로더(410)와, 상기 카세트 로더(410)의 측부에 위치하여 상기 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 테이블(420)과, 상기 카세트에 적재된 웨이퍼를 상기 웨이퍼 테이블(420)로 이송시키거나 그 웨이퍼 테이블(420)에 놓여진 웨이퍼를 카세트로 이송시키는 웨이퍼 트랜스퍼(430)를 포함하여 구성된다.

상기 웨이퍼의 일예로, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼(10)는 일정 폭과 두께를 갖는 환형의 프레임(11)과 상기 프레임(11)의 내부에 위치하는 플렉시블한 수지막(12)과 그 수지막(12)에 부착된 다수 개의 칩(C)들을 포함하여 구성된다.

상기 카세트 로더(410)는 상기 베이스 프레임(BF)에 결합되는 베이스 플레이트(411)와, 상하로 움직인 가능하게 복수 개의 링크들로 구성되며 그 일측이 상기 베이스 플레이트(411)에 결합되는 링크 어셈블리(412)와, 상기 링크 어셈블(412)의 타측에 결합되며 상기 카세트가 안착되는 카세트 받침대(413)와, 상기 베이스 플레이트(411)에 장착되어 상기 링크 어셈블리(412)를 상하로 움직이는 수직 구동 유닛(414)을 포함하여 구성된다.

상기 웨이퍼 테이블(420)은 상기 웨이퍼가 수평 방향으로 착탈 가능하게 결합되는 테이블(421)과, 상기 테이블(421)을 움직이는 테이블 구동유닛(422)을 포함하여 구성된다. 상기 테이블(421)의 상측에 칩의 위치를 인식하는 제1 비젼(first vision)(423)이 설치된다.

상기 웨이퍼 트랜스퍼(430)는 일정 길이를 가지며 상기 웨이퍼 테이블(421)의 옆에 설치되는 가이더(431)와, 상기 가이더(431)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이더(432)와, 상기 슬라이더(432)에 결합되어 슬라이더(432)와 함께 직선 왕복 운동하면서 카세트에 적재된 웨이퍼(10)를 테이블(421)로 이동하여 안착시키거나 그 테이블(421)에 안착된 웨이퍼(10)를 상기 카세트로 적재시키는 홀더(433)와, 상기 슬라이더(432)를 움직이는 구동 유닛(434)을 포함하여 구성된다.

상기 칩 공급 유닛의 작동은 다음과 같다.

상기 카세트 로더(410)의 카세트 받침대(413)에 카세트가 안착된 상태에서 웨이퍼 트랜스퍼(430)의 구동 유닛(434)이 작동하게 되면 홀더(433)가 움직이면서 카세트에 적재된 웨이퍼를 웨이퍼 테이블(420)의 테이블(421)에 안착시키게 된다. 그리고 상기 테이블(421)에 안착된 웨이퍼에 배열된 칩이 모두 픽업되면 상기 홀더(433)가 그 테이블(421)에 안착된 웨이퍼를 상기 카세트에 적재시키고 그 홀더(433)는 칩이 배열된 다른 웨이퍼를 이동시켜 테이블(421)에 안착시키게 된다.

상기 제1 공급 유닛(310)의 옆에 리드 프레임에 도포된 수지를 녹이는 프리 베이커(500)가 구비된다.

상기 프리 베이커(500)는 케이스와, 그 케이스의 내부에 리드 프레임을 적재할 수 있는 적재부(미도시)와, 상기 리드 프레임에 도포된 수지물을 가열하는 가열부(미도시)를 포함하여 구성된다. 상기 적재부에 적재된 리드 프레임은 상기 가열부에 의해 가열되어 그 리드 프레임에 도포된 수지를 놓이게 된다.

상기 프레임 공급 유닛의 리드 프레임을 이동시켜 상기 프리 베이커(500)에 공급하거나 가이드 유닛(100)으로 이송시키는 제2 이송 유닛(600)이 구비된다.

상기 제2 이송 유닛(600)은 상기 프리 베이커(500)의 옆에 설치되어 리드 프레임을 프리 베이커(500) 내부로 유입시키거나 그 프리 베이커(500) 내부에 위치한 리드 프레임을 집어내는 제2 푸셔(610)와, 상기 가이드 유닛(100)을 통해 이송되는 수지가 도포된 리드 프레임을 상기 제2 푸셔(610)로 전달하거나 그 프리 베이커(500)에서 수지가 녹은 리드 프레임을 이송시켜 가이드 유닛(100)에 올려놓는 제1 트랜스퍼(620)를 포함하여 구성된다.

상기 제2 푸셔(610)는 상기 프리 베이커(500)의 입구측에 설치되고 상기 제1 트랜스퍼(620)는 상기 제2 푸셔(610)와 제1 공급 유닛(310)사이에 설치된다. 또한 상기 제1 트랜스퍼(620)의 일측은 상기 가이드 유닛(100)의 옆에 위치하게 된다.

상기 가이드 유닛(100)의 옆에 테입 부착 유닛(700)이 설치되고 그 테잎 부착 유닛(700)의 맞은편에 디스펜서(800)가 장착된다. 상기 디스펜서(800)는 제2 이송 유닛(600)의 옆에 장착된다.

상기 테잎 부착 유닛(700)은 접착 테잎이 공급되는 테잎 공급부(710)와, 상기 테잎 공급부(710)에서 공급되는 테잎을 이송시키는 테잎 이송부(720)와, 상기 테잎 이송부(720)에서 이송되는 테잎을 설정된 길이로 커팅하는 테잎 커팅부(730)를 포함하여 구성된다.

상기 테잎 공급부(710)에는 테잎이 감긴 릴이 장착된다. 상기 테잎 이송부(720)에 의해 릴에서 풀리는 테잎이 이송되며 그 테잎은 테잎 커팅부(730)에서 커팅되며 그 커팅된 테잎 조각은 테잎 본딩 툴(미도시)에 흡착되며 그 테잎 본딩 툴에 부착된 테잎 조각은 리드 프레임 또는 칩에 부착된다.

상기 테잎 본딩 툴은 상기 디스펜서에 착탈 가능하게 설치된다. 상기 테잎 본딩 툴에 진공압이 선택적으로 작용하며 그 진공압에 의해 그 테잎 본딩 툴에 테잎이 부착된다.

상기 디스펜서(800)는 상기 가이드 유닛(100)을 따라 이송되는 리드 프레임에 선택적으로 수지를 도포하게 된다.

상기 디스펜서(800)의 일예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 베이스 프레임에 장착되는 엘엠 가이드(linear motion guide)(810)와, 상기 엘엠 가이드의 슬라이딩 블록(811)에 결합되는 헤드 프레임(820)과, 상기 슬라이딩 블록(811)을 움직이는 제1 구동 유닛(미도시)과, 상기 헤드 프레임(820)에 움직임 가능하게 결합되는 헤드(830)와, 상기 헤드 프레임(820)에 장착되어 상기 헤드(830)를 구동시키는 제2 구동 유닛(840)과, 상기 헤드(830)에 착탈 가능하게 결합되며 내부에 수지가 채워진 실린지(850)와, 상기 실린지(850)의 단부에 결합되며 수지가 떨어지는 노즐(860)을 포함하여 구성된다.

상기 헤드 프레임(820) 또는 헤드(830)에는 리드 프레임의 위치를 감지하는 제2 비젼(870)이 구비된다.

상기 디스펜서 헤드(830)의 하측에는 리드 프레임을 지지하는 제1 스테이지(880)가 상가 움직임 가능하도록 설치된다.

상기 디스펜서의 헤드(830)에 테잎 본딩 툴이 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 리드 프레임에 수지를 도포할 경우 실린지(850)를 디스펜서 헤드(830)에 장착하고, 리드 프레임에 접착 테잎 조각을 붙일 경우 디스펜서 헤드(830)에서 실린지(850)를 분리하고 그 디스펜서 헤드(830)에 테잎 본딩 툴을 장착하게 된다.

상기 디스펜서(800)의 작동은 다음과 같다.

상기 가이드 유닛(100)을 따라 리드 프레임이 이동하여 헤드(830)의 하측에 위치하게 되면 제1 스테이지(880)가 리드 프레임의 하면을 지지하게 된다. 그리고 제1 구동 유닛과 제2 구동 유닛(840)의 작동에 의해 헤드(830)가 움직이면서 설정된 패턴으로 리드 프레임에 수지를 도포하게 된다.

상기 디스펜서(800)의 옆에 상기 칩 공급 유닛으로 공급되는 칩을 픽업하여 상기 가이드 유닛(100)을 따라 이송되는 리드 프레임에 칩을 본딩시키는 제1 본딩 유닛(900)이 설치된다.

상기 제1 본딩 유닛(900)은 상기 리드 프레임의 상면에 칩을 본딩하는 페이스 업 본딩 유닛인 것이 바람직하다.

상기 제1 본딩 유닛의 일예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 베이스 프레임(BF)에 결합되는 베이스 플레이트(910)와, 상기 베이스 플레이트(910)에 결합되는 엘엠 가이드(920)와, 상기 엘엠 가이드(920)의 슬라이딩 블록(921)에 결합되는 헤드 프레임(930)과, 상기 엘엠 가이드(920)의 슬라이딩 블록(921)을 움직이는 제1 구동 유닛(940)과, 상기 헤드 프레임(930)에 움직임 가능하게 결합되는 헤드(950)와, 상기 헤드(950)에 장착되며 칩을 픽업하여 본딩하는 본딩 툴(960)과, 상기 헤드(950)를 움직이는 제2 구동 유닛(970)을 포함하여 구성된다.

상기 헤드 프레임(930) 또는 헤드(950)에 칩의 본딩 위치를 인식하는 제3 비젼(980)이 구비된다.

상기 본딩 툴(960)의 하측에는 리드 프레임에 칩을 본딩시 그 칩을 지지하는 제2 스테이지(991)가 설치된다. 상기 제2 스테이지는 가이드 레일(110)들 사이에 고정 결합됨이 바람직하다. 상기 제2 스테이지(991)에 히터(미도시)가 장착된다.

상기 제1 본딩 유닛의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기 제1 구동 유닛(940)과 제2 구동 유닛(970)의 작동에 의해 헤드(950)가 움직이면서 본딩 툴(960)이 상기 칩 공급 유닛에서 칩을 픽업하여 리드 프레임의 상면에 본딩시키게 되며, 이때 상기 제2 스테이지(991)가 그 리드 프레임의 하면을 지지하게 된다.

상기 본딩 헤드(950)의 움직임을 빠르게 하기 위하여 상기 본딩 헤드(950)의 무게가 가볍게 구성되는 것이 바람직하며 그 본딩 헤드(950)가 가볍게 구성될 경우 본딩 툴(960)이 칩을 리드 프레임에 본딩시 두 번 가압하여 본딩할 수 있다.

상기 제1 본딩 유닛의 옆에 상기 가이드 유닛(100)을 따라 이송되는 리드 프레임에 칩을 본딩시키는 제2 본딩 유닛(1000)이 설치된다.

상기 제2 본딩 유닛(1000)은 리드 프레임의 하면에 칩을 본딩하는 페이스 다운 본딩 유닛인 것이 바람직하다.

상기 제2 본딩 유닛(1000)의 일예로, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 베이스 프레임(BF)에 결합되는 헤드 프레임(1110)과, 상기 헤드 프레임(1110)에 결합되는 엘엠 가이드(1120)와, 상기 엘엠 가이드(1120)의 슬라이딩 블록(1121)에 결합되는 본체(1130)와, 상기 엘엠 가이드(1120)의 슬라이딩 블록(1121)을 움직이는 제1 구동 유닛(1140)과, 상기 본체(1130)에 움직임 가능하게 결합되는 헤드(1150)와, 상기 헤드(1150)에 움직임 가능하게 장착되는 본딩 툴(1160)과, 상기 헤드(1150)를 움직이는 제2 구동 유닛(1170)을 포함하여 구성된다.

상기 엘엠 가이드(1120)는 수직 방향을 이루도록 상기 헤드 프레임(1110)에 결합된다.

상기 헤드 프레임(1110) 또는 본체(1130)에 칩의 본딩 위치를 인식하는 제4 비젼(1180)이 구비된다.

상기 제2 본딩 유닛의 본딩 툴(1160)의 하측에 위치하도록 베이스 프레임(BF)에 척 수평 이동유닛(1210)이 결합되고 그 척 수평 이동유닛(1210)에 척 수직 이동유닛(1220)이 결합되며 그 척 수직 이동유닛(1220)에 회전 유닛(1230)이 결합되고 그 회전 유닛(1230)에 칩을 고정하는 척(1240)이 결합된다. 그리고 상기 척 수직 이동유닛 또는 회전 유닛에 제5 비젼(1250)이 장착된다.

상기 척 수평 이동유닛(1210)은 상기 척(1240)을 X, Y 축으로 이동가능하게 하며 상기 척 수직 이동유닛(1220)은 상기 척(1240)을 수직 방향으로 이동 가능하게 하고 상기 회전 유닛(1230)은 척(1240)을 회전시키게 된다.

상기 제2 본딩 유닛의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기 리드 프레임이 본딩 툴(1160)의 하측에 위치하게 되면 수평 이동유닛(1210)과 수직 이동유닛(1220) 그리고 회전 유닛(1230)의 작동에 의해 척(1240)이 움직이면서 리드 프레임의 하면 본딩 위치에 칩을 위치하게 된다. 이와 동시에, 제1,2 구동 유닛(1140)(1170)의 작동에 의해 본딩 툴(1160)이 하강하면서 리드 프레임의 상면을 지지하여 척(1240)과 함께 칩을 리드 프레임에 본딩시키게 된다.

상기 칩 공급유닛의 옆에 그 칩 공급유닛의 칩을 상기 제2 본딩 유닛에 전달하는 칩 트랜스퍼(1300)가 설치된다.

상기 칩 트랜스퍼(1300)는 일정 길이로 형성되어 칩 공급 유닛과 제2 본딩 유닛(1000) 사이에 설치되는 가이드 부재(1310)와, 상기 가이드 부재(1310)의 가운데 장착되는 버퍼(1320)와, 상기 가이드 부재(1310)를 따라 움직이면서 칩 공급 유닛의 칩을 픽업하여 버퍼(1320)로 전달하는 제1 트랜스퍼 헤드(1330)와, 상기 제1 트랜스퍼 헤드(1330)를 구동시키는 제1 구동 유닛(1340)과, 상기 가이드 부재(1310)를 따라 움직이면서 버퍼(1320)에 위치한 칩을 픽업하여 제2 본딩 유닛의 척(1210)으로 전달하는 제2 트랜스퍼 헤드(1350)와, 상기 제2 트랜스퍼 헤드(1350)를 구동시키는 제2 구동 유닛(1360)을 포함하여 구성된다.

상기 제1 트랜스퍼 헤드(1330)는 가이드 부재(1310)의 한쪽 끝에서 버퍼(1320) 사이를 왕복 운동하게 되고, 상기 제2 트랜스퍼 헤드(1350)는 상기 가이드 부재(1310)의 다른 한쪽 끝에서 버퍼(1320) 사이를 왕복 운동하게 된다.

상기 칩 트랜스퍼의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기 제1 구동 유닛(1340)의 작동에 의해 제1 트랜스퍼 헤드(1330)가 칩 공급 유닛에 공급된 칩을 픽업하여 상기 버퍼(1320)로 전달하게 된다. 상기 제2 구동 유닛(1360)의 작동에 의해 제2 트랜스퍼 헤드(1350)가 그 버퍼(1320)에 전달된 칩을 전달받아 상기 제2 본딩 유닛의 척(1210)에 전달하게 된다.

상기 가이드 유닛(100)의 타측 끝에 리드 프레임을 회수하는 회수 유닛(1400)이 설치된다. 상기 회수 유닛(1400)은 상기 리드 프레임이 적재되는 매거진이 장착되는 테이블(1410)과, 상기 테이블(1410)에 놓여진 매거진을 고정 해제시키는 고정 유닛(1420)과, 상기 가이드 유닛(100)을 따라 이송된 리드 프레임을 상기 매거진에 적재시키는 적재 유닛(1430)을 포함하여 구성된다.

상기 제2 본딩 유닛(1000)과 회수 유닛(1400) 사이에 검사 유닛(1500)이 설치되며, 그 검사 유닛(1500)은 칩이 리드 프레임에 본딩된 상태를 검사하게 된다.

이하, 본 발명의 칩 본딩 장비의 작동을 설명하면 다음과 같다.

첫째, 리드 프레임의 하면에 칩을 부착하는 공정을 진행하게 될 경우, 즉 칩을 리드 프레임의 아래에서 리드 프레임에 부착하게 될 경우, 리드 프레임들이 적재된 제2 매거진(C2)을 프레임 공급유닛의 제2 공급 유닛(320)에 안착시키게 된다. 상기 제2 매거진(C2)에 적재된 리드 프레임들은 수지가 도포되어 경화된 리드 프레임이다.

이와 함께, 웨이퍼들이 적재된 카세트가 칩 공급 유닛의 카세트 로더(410)에 안착되고 웨이퍼 트랜스퍼(430)가 카세트에 적재된 웨이퍼를 이동시켜 웨이퍼 테이블(420)에 위치시키게 된다. 상기 카세트에 적재되는 웨이퍼에는 다수 개의 칩들이 배열되고 그 칩들은 상기 리드 프레임에 본딩될 칩들이다.

그리고 상기 제2 공급 유닛의 제1 푸셔(323)가 제2 메거진(C2)에 적재된 리드 프레임들을 하나씩 밀어 가이드 레일(110) 위에 올려놓게 되면 제1 이송 유닛에 의해 그 리드 프레임들이 가이드 레일(110)을 따라 이동하게 된다.

상기 제2 이송 유닛의 제1 트랜스퍼(620)가 작동하면서 그 가이드 레일(110)을 따라 이송되는 리드 프레임을 픽업하여 제2 푸셔(610)로 전달하게 되며 그 제2 푸셔(610)는 그 리드 프레임을 전달받아 프리 베이커(500)에 적재시키게 된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 제2 매거진(C2)에 적재된 리드 프레임들을 프리 베이커(500)에 적재시키게 된다.

상기 프리 베이커(500)의 히터가 작동하면서 그 리드 프레임들을 설정된 온도로 가열시켜 그 리드 프레임에 도포된 수지를 녹이게 된다.

상기 제2 푸셔(610)가 프리 베이커(500)에 적재된 리드 프레임을 픽업하여 제1 트랜스퍼(620)에 전달하고 그 제1 트랜스퍼(620)는 그 리드 프레임을 가이드 레일(110)에 올려놓게 된다. 이때 수지가 도포된 면이 아래로 위치하도록 리드 프레임을 가이드 레일(110)에 올려놓게 된다.

상기 제1 이송 유닛(200)의 작동에 의해 그 가이드 레일(110)에 놓여진 리드 프레임은 그 가이드 유닛(100)을 따라 이송하게 된다. 상기 프리 베이커(500)에 적재된 리드 프레임들은 이와 같은 과정이 반복되면서 가이드 레일(110)을 따라 이송된다.

상기 가이드 레일(110)을 따라 이송되는 리드 프레임들은 상기 제2 본딩 유닛(1000)에서 각각 칩이 본딩된다. 상기 리드 프레임들이 가이드 레일(110)을 따라 이송되는 과정에서 테잎 부착 유닛(700), 디스펜서(800) 그리고 제1 본딩 유닛(900)은 작동하지 않는다.

상기 제2 본딩 유닛(1000)에서 리드 프레임에 칩을 본딩하는 과정은 다음과 같다.

상기 리드 프레임이 상기 제2 본딩 유닛(1000)의 아래로 이송되면서 설정된 위치에 위치하게 되면 그 제2 본딩 유닛(1000)의 본딩 툴(1160) 아래에 위치한 척(1240)이 움직이면서 그 척(1240)에 위치한 칩이 리드 프레임의 본딩 위치에 위치하게 된다. 상기 칩이 리드 프레임의 본딩 위치에 위치하게 되면 제2 본딩 유닛의 헤드(1150)가 아래로 움직이면서 그 본딩 툴(1160)이 리드 프레임을 눌러 칩을 리드 프레임에 본딩시키게 된다.

칩이 리드 프레임에 본딩되면 제2 본딩 유닛의 헤드(1150)가 위로 움직이면서 설정된 위치로 이동하게 되고 아울러 그 척(1240)도 설정된 위치로 이동하게 된다.

한편, 상기 칩 트랜스퍼에 의해 칩 공급 유닛에 공급된 칩들이 상기 척(1240)으로 공급된다. 보다 상세하게 설명하면, 제1 트랜스퍼 헤드(1330)가 웨이퍼에 배열된 칩을 픽업하여 버퍼(1320)로 전달하게 되고 상기 제2 트랜스퍼 헤드(1350)가 그 버퍼(1320)에 전달된 칩을 픽업하여 상기 척(1240)에 전달하게 된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 웨이퍼에 배열된 칩을 척(1240)으로 공급되어 그 척(1240)에 고정된다. 그 척(1240)에 고정된 칩은 위의 과정으로 리드 프레임에 본딩된다.

상기 제2 본딩 유닛(1000)에서 칩이 본딩된 리드 프레임은 가이드 유닛(100)을 따라 이동하면서 검사 유닛(1500)에 의해 본딩 상태가 검사된 후 회수 유닛(1400)에 의해 매거진에 적재된다.

둘째로, 리드 프레임의 상면에 칩을 부착하는 공정을 진행하게 될 경우, 즉 칩을 리드 프레임의 위에서 리드 프레임에 부착하게 될 경우, 리드 프레임들이 적재된 제1 매거진(C1)을 프레임 공급유닛의 제1 공급 유닛(310)에 안착시키게 된다. 상기 제1 매거진에 적재된 리드 프레임들은 수지가 도포되지 않은 리드 프레임이다.

이와 함께, 웨이퍼들이 적재된 카세트가 칩 공급 유닛의 카세트 로더(410)에 안착되고 웨이퍼 트랜스퍼(430)가 카세트에 적재된 웨이퍼를 픽업하여 웨이퍼 테이블(420)에 위치시키게 된다. 상기 카세트에 적재되는 웨이퍼에는 다수 개의 칩들이 배열되고, 그 칩들은 상기 리드 프레임에 본딩될 칩들이다.

이와 함께 상기 제1 트랜스퍼(620)의 작동에 의해 그 제1 트랜스퍼(620)가 제1 메거진(C1)에 적재된 리드 프레임을 이동시켜 가이드 레일(110)에 올려놓게 된다.

상기 제1 매거진(C1)에 적재된 리드 프레임이 가이드 레일(110)에 놓이게 되면 상기 제1 이송 유닛(200)에 의해 리드 프레임이 가이드 레일(110)을 따라 이송하게 된다.

상기 리드 프레임이 가이드 레일(110)을 따라 이송하면서 디스펜서(800)의 아래에 설정된 위치에 놓이게 되면 그 디스펜서(800)의 헤드(830)가 움직이면서 실린지(850)에 채워진 수지를 리드 프레임에 도포하게 된다. 상기 헤드(830)는 설정된 경로를 따라 움직임에 의해 그 리드 프레임에 설정된 패턴으로 수지가 도포된다. 이때, 상기 제1 스테이지(880)가 리드 프레임의 하면을 지지하게 되고, 상기 제2 비젼(870)에 의해 감지된 위치 정보에 의해 실린지(850)의 노즐 위치를 리드 프레임의 설정된 위치에 정렬시키게 된다.

상기 디스펜서(800)에서 수지가 도포된 리드 프레임은 가이드 레일(110)을 따라 이송되면서 제1 본딩 유닛(900)의 아래에 놓이게 된다.

상기 제1 본딩 유닛(900)의 헤드(950)가 움직이면서 그 헤드에 장착된 본딩 툴(960)이 칩 공급 유닛에 위치한 웨이퍼의 칩을 픽업한 다음 이동하여 그 리드 프레임의 본딩 위치에 본딩하게 된다. 이때 제2 스테이지(991)가 그 리드 프레임의 하면을 지지하게 된다. 상기 칩은 본딩 툴(960)과 제2 스테이지(991)의 압력과 열에 의해 수지가 도포된 부분에 본딩된다.

상기 제1 본딩 유닛(900)에서 칩이 본딩된 리드 프레임은 가이드 레일(110)을 따라 이송하면서 검사 유닛(1500)에 의해 칩의 본딩 상태를 검사한 다음 회수 유닛(1400)에 의해 회수된다.

이와 같은 과정이 진행되는 동안 상기 프리 베이커(500), 제2 이송 유닛(600), 제2 본딩 유닛(1000) 그리고 칩 트랜스퍼(1300)는 작동하지 않는다.

셋째로, 리드 프레임에 복수 개의 칩을 적층하여 부착하는 공정을 진행하게 될 경우, 즉 칩들을 리드 프레임에 수직 방향으로 복수 개 적층되도록 칩들을 부착하게 될 경우, 리드 프레임들이 적재된 제1 매거진을 제1 공급 유닛(310)에 안착시키게 된다. 그리고 디스펜서의 헤드(830)에 테잎 본딩 툴을 장착시키게 된다.

그리고 상기 제1 트랜스퍼(620)의 작동에 의해 그 제1 트랜스퍼(620)가 제1 메거진(C1)에 적재된 리드 프레임을 이동시켜 가이드 레일(110)에 올려놓게 된다.

상기 리드 프레임이 가이드 레일(110)을 따라 이송하면서 디스펜서(800)의 헤드(830) 하측에 위치하게 되면 상기 테잎 부착 유닛(700)에서 접착 테잎을 설정된 길이로 커팅하게 된다. 그리고 상기 디스펜서(800)의 작동에 의해 그 테잎 본딩 툴이 그 커팅된 테잎 조각을 흡착하여 리드 프레임의 설정된 위치에 부착시키게 된다.

그 테입 조각이 부착된 리드 프레임은 가이드 레일(110)을 따라 이송되면서 제1 본딩 유닛(900)의 아래에 놓이게 되면 상기 제1 본딩 유닛(900)의 헤드(950)가 움직이면서 그 본딩 툴(960)이 칩 공급 유닛에 위치한 웨이퍼의 칩을 픽업한 다음 이동하여 리드 프레임 위에 부착된 테잎 조각에 본딩시키게 된다. 이때 제2 스테이지(991)가 그 리드 프레임의 하면을 지지하게 된다.

상기 제1 본딩 유닛(900)에서 칩이 본딩된 리드 프레임은 가이드 레일(110)을 따라 이송하면서 검사 유닛(1500)에 의해 칩의 본딩 상태를 검사한 다음 회수 유닛(1400)에 의해 그 회수 유닛(1400)에 놓여진 매거진에 적재된다.

이와 같은 과정이 진행되는 동안 상기 프리 베이커(500), 제2 본딩 유닛(1000) 그리고 칩 트랜스퍼(1300)는 작동하지 않는다.

그리고 리드 프레임에 본딩된 칩 위에 다른 하나의 칩을 더 적층하게 될 경우 위와 같은 과정을 거치면서 칩 위에 칩을 적층하게 된다. 이때 접착 테잎 조각은 칩의 위에 부착되며 그 칩위에 부착된 테잎 조각에 칩을 본딩하게 된다. 상기 칩위에 칩이 적층된 리드 프레임은 별도의 공정을 거쳐 적층된 두 개의 칩들 사이에 와이어 본딩이 이루어진다.

이와 같이 본 발명의 칩 본딩 장비는 리드 프레임의 상면에 칩을 본딩하는 공정과, 리드 프레임의 하면에 칩을 본딩하는 공정 그리고 리드 프레임에 본딩된 칩 위에 다른 칩을 적층하는 공정 등을 모두 처리할 수 있게 된다.

본 발명의 칩 본딩 장비는 위의 세 가지 공정이 모두 이루어지게 되므로 장비의 구성이 간단하게 될 뿐만 아니라 그 장비가 차지하는 설치 공간을 줄이게 된다. 종래에는 리드 프레임의 상면에 칩을 본딩하는 장비와, 리드 프레임의 하면에 칩을 본딩하는 장비 그리고 리드 프레임에 본딩된 칩 위에 다른 칩을 적층하는 장비들이 각각 제조 공정 라인에 설치되므로 그 장비들이 차지하는 설치 공간이 크게 될 뿐만 아니라 전체적인 구성 부품이 많고 그 구성이 복잡하게 된다.

하지만, 본 발명의 칩 본딩 장비에 의해 세 가지의 공정이 모두 이루어지게 되므로 구성이 간단하게 될 뿐만 아니라 구성 부품이 적게 되어 제작 단가를 감소시키게 되고, 또한 설치 공간이 줄어들게 되어 작업 공간의 활용도를 높일 수 있게 된다.

Claims

가이드 유닛;

상기 가이드 유닛을 따라 리드 프레임을 이송시키는 제1 이송 유닛;

상기 리드 프레임들이 공급되는 프레임 공급 유닛;

칩들이 공급되는 칩 공급유닛;

상기 프레임 공급 유닛의 옆에 설치되어 리드 프레임에 도포된 수지를 녹이는 프리 베이커(pre baker);

상기 프레임 공급 유닛의 리드 프레임을 상기 프리 베이커에 공급하고 그 프리 베이커에 적재된 리드 프레임 또는 프레임 공급 유닛의 리드 프레임을 가이드 유닛으로 이송시키는 제2 이송 유닛;

상기 가이드 유닛을 따라 이송되는 리드 프레임 또는 그 리드 프레임에 본딩된 칩에 접착 테잎을 부착시키는 테잎 부착 유닛;

상기 가이드 유닛을 따라 이송되는 리드 프레임에 선택적으로 수지를 도포시키는 디스펜서;

상기 칩 공급유닛으로 공급되는 칩을 픽업하여 상기 가이드 유닛을 따라 이송되는 리드 프레임에 선택적으로 칩을 본딩시키는 제1 본딩 유닛;

상기 가이드 유닛을 따라 이송되는 리드 프레임에 선택적으로 칩을 본딩시키는 제2 본딩 유닛;

상기 칩 공급유닛의 칩을 상기 제2 본딩 유닛에 전달하는 칩 트랜스퍼;

칩이 본딩된 리드 프레임을 회수하는 회수 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 디스펜서의 옆에 제1 본딩 유닛이 위치하며, 그 제1 본딩 유닛의 옆에 제2 본딩 유닛이 위치하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 칩 공급 유닛은 상기 프리 베이커의 반대편에 위치하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 프레임 공급 유닛은 수지가 도포되지 않은 리드 프레임들을 공급하는 제1 공급 유닛과 수지가 도포된 리드 프레임들이 공급되는 제2 공급 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 4 항에 있어서, 상기 제2 공급 유닛은 상기 가이드 유닛의 한쪽 끝에 위치하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 프리 베이커의 옆에 제2 이송 유닛이 위치하고 그 제2 이송 유닛의 옆에 디스펜서가 위치하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 칩 공급 유닛은 칩이 배열된 웨이퍼들이 적재된 카세트가 놓여지는 카세트 로더와, 상기 카세트 로더의 측부에 위치하여 상기 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 테이블과, 상기 카세트에 적재된 웨이퍼를 상기 웨이퍼 테이블로 이송시키거나 그 웨이퍼 테이블에 놓여진 웨이퍼를 카세트로 이송시키는 웨이퍼 트랜스퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 이송 유닛은 상기 프리 베이커의 옆에 설치되어 리드 프레임을 프리 베이커 내부로 유입시키거나 그 프리 베이커 내부에 위치한 리드 프레임을 집어내는 푸셔와, 상기 프레임 공급 유닛에 위치한 리드 프레임을 상기 푸셔로 전달하거나 그 푸셔에 있는 리드 프레임을 이송시켜 가이드 유닛에 올려놓는 제1 트랜스퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 테잎 부착유닛은 상기 프리 베이커의 반대편에 위치하도록 가이드 유닛의 옆에 장착되는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 본딩 유닛은 리드 프레임의 상면에 칩을 본딩하는 페이스 업 본딩 유닛인 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 본딩 유닛은 리드 프레임의 하면에 칩을 본딩하는 페이스 다운 본딩 유닛인 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 칩 트랜스퍼는 일정 길이로 형성되어 칩 공급 유닛과 제2 본딩 유닛 사이에 설치되는 가이드 부재와, 상기 가이드 부재의 가운데 장착되는 버퍼와, 상기 가이드 부재를 따라 움직이면서 칩 공급 유닛의 칩을 픽업하여 버퍼로 전달하는 제1 트랜스퍼 헤드와, 상기 가이드 부재를 따라 움직이면서 버퍼에 위치한 칩을 픽업하여 제2 본딩 유닛으로 전달하는 제2 트랜스퍼 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 본딩 유닛과 회수 유닛 사이에 위치하여 리드 프레임의 본딩 상태를 검사하는 검사 유닛이 구비된 것을 특징으로 하는 칩 본딩 장비.