KR100962225B1

KR100962225B1 - 다(多) 칩 본딩에 적용되는 칩 본딩방법

Info

Publication number: KR100962225B1
Application number: KR1020070129157A
Authority: KR
Inventors: 임대경; 강주찬
Original assignee: (주)에이에스티
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2010-06-11
Also published as: KR20090062063A

Abstract

본 발명은 COG(Chip On Glass), 또는 FOG(FPC On Glass) 본딩 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스테이지에 의해 백업플레이트에 안착될 칩 배열에 따라 각각의 압착헤드와 백업플레이트의 위치를 조정하는 단계와; 1히터 및 2히터로 ACF가 용융되는 온도까지 각각의 압착헤드와 백업플레이트를 가열하여 예열하는 단계와; 상기 각각의 압착헤드와 백업플레이트가 ACF를 용융하는 온도에 도달하면 1히터 및 2히터는 상기 온도를 유지하는 단계와; 스테이지에 의해 칩이 백업플레이트에 안착되면 압착헤드를 하강하여 칩을 글래스에 본딩하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다(多) 칩 본딩에 적용되는 칩 본딩방법에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 본딩(Bonding) 초기온도에 따른 목표온도 도달시간을 단축할 수 있어 생산성 향상에 기여하는 한편 압착헤드의 평탄도 조절이 용이하고, 종래의 백업플레이트에 발생했던 온도 편차를 해소하는 효과가 있다.

BONDER, CHIP, 이방전도성필름, 본딩방법, 반도체, COG

Description

다(多) 칩 본딩에 적용되는 칩 본딩방법{Method for chip Bonding}

최근 노트북, 휴대전화, PDA와 같은 휴대용 통신기기들이 소형화, 박형화됨에 따라 디스플레이 장치도 LCD(Liquid Crystal Display), 유기EL(Electro Luminescence)과 같은 평판 디스플레이들이 개발되고 있다.

LCD 패널의 유리기판에 IC 칩을 직접 접속하는 COG(Chip on Glass) 기술은 COF 공정에 비하여 IC 칩의 점유면적을 최소화하여 평판 디스플레이의 소형화, 박형화가 가능하며, IC 칩과 패널간의 접속거리의 감소로 전기적 특성의 향상이 가능하다. 현재까지 개발된 COG 기술로는 이방성 전도필름(ACF; Anisotropic Conductive Films)을 이용한 공정과 솔더범프를 이용한 공정이 있다. 이방성 전도필름을 이용한 COG 공정은 글래스에 이방성 전도필름을 이용하여 칩을 부착시키고 온도와 압력을 가하여 이방성 전도필름내의 도전볼을 터트려서 글래스 패턴과 칩패턴을 도전시키는 것을 포함하는 것으로, COG 공정에 사용되는 종래의 COG 본더(Bonder) 및 본딩방법으로는 공개특허 2006-0101572호에 소개되어 있으며 여기에 사용되는 본더(Bonder)는 압착헤드, 백업플레이트, 스테이지, 하부가열기, 단열재로 구성된다.

상기 COG 본딩방법은 백업플레이트에 히터를 설치하여 본압착 전에 백업플레이트의 예열을 통해 본압착에 필요한 설정온도를 단축하는 기술로써 본압착 시간을 단축함에 따라 생산성 향상을 기대한 기술이었다.

그러나 상기 COG 본딩방법의 백업플레이트는 압착헤드의 수 및 스테이지에 의해 이송되며 압착헤드에 의해 본압착되는 칩의 수와 관계없이 길이방향으로 길게 형성된 단일형이어서 구간별 온도편차가 발생하고, 압착되지 않는 본압착 대기 칩도 예열하여 칩 하부의 접착재(예컨대, ACF)를 용융하기 때문에 접착재가 변형됨으로써 칩 Align이 이동되어 글래스의 패턴과 칩의 패턴의 불일치를 야기하는 문제점이 있었다.

또한, 백업플레이트의 길이가 상당하여 백업플레이트의 변형 및 압착헤드의 평탄도 조절에 어려운 점이 있어 다(多) 칩의 적용 등에 어려운 점이 지적되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 각 헤드에 대응하고 예열되며 헤드와 같이 이동이 가능한 백업플레이트를 구비하여 다(多) 칩 본딩에 유리한 다(多) 칩 본딩에 적용되는 칩 본딩방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 ACF를 매개로 반도체칩 또는 연성회로기판의 리드와 글래스의 패턴을 연결하는 본딩방법에 있어서, 스테이지에 의해 백업플레이트에 안착될 칩 배열에 따라 각각의 압착헤드와 백업플레이트의 위치를 조정하는 단계와; 1히터 및 2히터로 ACF가 용융되는 온도까지 각각의 압착헤드와 백업플레이트를 가열하여 예열하는 단계와; 상기 각각의 압착헤드와 백업플레이트가 ACF를 용융하는 온도에 도달하면 1히터 및 2히터는 상기 온도를 유지하는 단계와; 스테이지에 의해 칩이 백업플레이트에 안착되면 압착헤드를 하강하여 칩을 글래스에 본딩하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다(多) 칩 본딩에 적용되는 칩 본딩방법에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 각각의 압착헤드와 백업플레이트는 하나의 칩 본딩에 대하여 1:1 대응되도록 구성하는 것이 특징이다.

아울러, 본 발명의 다른 특징 및 신규한 장점들은 첨부도면들과 관련하여 설 명되어지는 이하의 상세한 설명으로 나타날 것이다.

본 발명에 따른 다(多) 칩 본딩에 적용되는 칩 본딩방법에 의하면, 본딩(Bonding) 초기온도에 따른 목표온도 도달시간을 단축할 수 있어 생산성 향상에 기여하는 효과 및 다(多) 칩에 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 압착헤드와 백업플레이트를 1:1로 대응한 구성이어서 압착헤드의 평탄도 조절이 용이하고, 종래의 백업플레이트에 발생했던 온도 편차를 해소하는 효과 및 종래의 백업플레이트를 가열하기 위한 가열기에 사용되던 전력소모를 감소하여 생산원가 절감에 도움이 된다.

본 발명에서 설명되어지는 히터는 압착헤드 및 백업플레이트를 가열하는 수단으로서, 동일한 구성의 히터들을 다수개의 압착헤드 및 백업플레이트에 각각 구비한 것이어서 명칭을 히터로 통일하되, 압착헤드와 백업플레이트에 구비된 히터를 구분하기 위해 압착헤드에 구비된 히터는 1히터로 칭하고, 백업플레이트에 구비된 히터는 2히터로 칭한다.

또한, 다수개의 압착헤드에 1히터가 각각 구비된다 하더라도 1히터로 칭하고 다만 부호를 따로 병기하여 각각의 압착헤드에 구비된 1히터를 구분하였다. 이하 각각의 백업플레이트에 구비된 2히터들의 구분도 압착헤드의 1히터 구분과 상동하 다.

이하, 본 발명에 따른 양호한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 ACF를 매개로 반도체칩 또는 연성회로기판의 리드와 글래스의 패턴을 연결하는 본딩방법에 관한 것으로, 본 발명에 사용되는 본딩장치의 개략적인 구성 요소는 다음과 같다.

실린더(20,20a), 1히터(11,11a), 압착헤드(10,10a), 2히터(51,51a), 백업플레이트(50,50a), 이송수단, 단열재(53,53a), 컨트롤러(12,12a,52,52a).

여기서, 압착헤드(10,10a)는 실린더(20,20a)와 결합되어 수직으로 이송되고, 반도체칩 본딩시 칩의 상단에 압력을 가하는 것으로, 저열팽창계수를 갖는 합금을 사용하거나 스테인레스 스틸 재질로 구성할 수 있다.

상기 압착헤드(10,10a)가 2개일 경우 도 2에 도시된 바와 같이 1히터(11,11a) 및 컨트롤러(12,12a) 또한 2개를 구비한다. 즉, 하나의 압착헤드에 1히터 및 컨트롤러가 각각 구비되는 것인데 이는 다(多) 칩에 대응하기 위한 것이며, 압착헤드가 두개 이상 구비될 수도 있다.

백업플레이트(50,50a)는 본딩을 하기 위한 반도체칩을 지지하기 위한 것으로, 압착헤드(10,10a)와 같은 저열팽창계수를 갖는 합금의 재질로 구성할 수 있고, 상기 압착헤드(10,10a)와 같이 하나의 백업플레이터에 2히터 및 컨트롤러가 각각 구비되며 이 또한 다(多) 칩에 대응하기 위한 것으로, 압착헤드와 대응되게 구비된다. 예컨대, 압착헤드가 3개면 백업플레이트도 3개이다.

상기 다(多) 칩에 대응하기 위해 압착헤드(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)에 1히터(11,11a), 2히터(51,51a) 및 컨트롤러(12,12a,52,52a)가 각각 구비되는 것은 예컨대, 하나의 칩을 글래스에 본딩할 경우 해당되는 압착헤드 및 백업플레이트만을 예열하여 작업하고, 두개의 칩을 글래스에 본딩할 경우 이에 해당하는 압착헤드 및 백업플레이트를 예열함으로써 작업의 효율을 향상시키는 것이다.

여기서, 컨트롤러(12,12a,52,52a)는 압착헤더(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)에 구비된 1히터(11,11a) 및 2히터(51,51a)의 예열시작 및 온도유지 등을 제어한다.

이송수단은 다(多) 칩의 배열 패턴에 따라 압착헤드(10,10a) 및 백업플레이트(50,50a)의 좌,우 간격을 조정하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 압착헤드(10,10a)의 일측, 또는 압착헤드(10,10a)의 상단, 또는 압착헤드(10,10a)의 일측 및 상단에 슬라이드바(31,31a,33,33a)와 상기 슬라이드바(31,31a,33,33a)를 좌,우 안내하는 슬라이드 안내홈(30,30a,32,32a)을 형성함으로써 이루어진다. 또한, 이에 더하여 상기 압착헤드(10,10a) 및 백업플레이트(50,50a)의 간격을 더욱 정밀하게 이동시키기 위해 본딩장치(100)의 상부에 치수부(40)(눈금자)를 더 구비할 수 있다.

한편, 상기 이송수단의 실시예와는 다르게 비록 도면에는 도시하지는 않았지만 압착헤드(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)에 모터(예컨대, 스탭모터)를 장착하여 자동화로 구성할 수 있으나, 상기 모터를 이용하여 압착헤드(10,10a) 및 백업플레이트(50,50a)를 이동시킬 경우 본 발명에서 선택한 기구적 슬라이더 형식(슬라이 드바 + 안내홈) 보다 흔들림이 더하고, 압착헤드(10,10a) 및 백업플레이트(50,50a)의 고정이 용이하지 않다. 따라서 본 발명은 바람직하기로 기구적 슬라이더 형식을 취한 것이지만 이송수단의 구성을 이에 한정하지 않는다.

또한, 다른 실시예로써 이송수단은 압착헤드(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)에 각각 구비하여 압착헤드(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)를 각각 독립적으로 이동하게 하거나, 압착헤드(10,10a)와 대응되는 백업플레이트(50,50a)를 동시에 이동시키도록 구성하는 것을 염두해 볼 수 있다.

단열재(53,53a)는 2히터(51,51a)에서 발생하는 열이 2히터(51,51a) 하부로 열전도되는 것을 방지하기 위해 2히터(51,51a)의 하부에 구비되는 것으로, 석면, 유리솜, 석영솜, 규조토, 탄산마그네슘 분말, 규산칼슘, 펄라이트 등으로 구성할 수 있다.

이하에서는 본 발명을 설명하기 위한 상기 본딩장치를 이루는 구성들의 작용을 설명한다.

ACF가 적층된 글래스에 가압착된 칩이 백업플레이트(50,50a)의 상단에 이송되기 전 컨트롤러(12,12a,52,52a)는 가압착된 칩의 본딩(Bonding)을 위해 압착헤드(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)가 ACF가 용융되는 온도에 만족할 때까지 1히터(11,11a) 및 2히터(51,51a)에 동작신호를 보내고, 상기 신호에 따라 1히터(11,11a) 및 2히터(51,51a)는 압착헤드(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)를 가열하는 한편, 1히터(11,11a) 및 2히터(51,51a)에 의해 압착헤드(10,10a)와 백업플레 이트(50,50a)가 설정된 온도에 도달하면 컨트롤러(12,12a,52,52a)는 상기 온도를 유지하기 위해 1히터(11,11a) 및 2히터(51,51a)의 가열 정도를 조절하여 압착헤드(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)의 온도를 유지하고, 실린더(20,20a)는 압착헤드(10,10a)를 하강시켜 백업플레이트(50,50a)에 위치한 칩을 글래스에 본딩한다.

한편, 작업 조건이 하나의 칩을 본딩하는 것이면 하나의 압착부(예컨대, 압착헤드(10)와 백업플레이트(50))만을 예열하도록 컨트롤러(12,52)는 1히터(11) 및 2히터(51)만을 가동하는 것으로 상기 과정과 동일하게 동작될 수 있다.

아울러, 작업 조건이 칩 배열이 동일한 패턴으로 진행되어 본딩되다가 다른 패턴으로 진행되면 이송수단으로 압착헤드(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)의 간극을 조절하여 고정한 다음 상기와 동일한 과정으로 칩을 본딩한다.

여기서, 압착헤드(10,10a)와 백업플레이트(50,50a)의 더욱 정밀한 조정을 위해 치수부(40)의 눈금을 보며 정확한 위치조정을 실현한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 다(多) 칩 본딩에 적용되는 칩 본딩방법을 설명한다.

본 발명은 ACF를 매개로 반도체칩 또는 연성회로기판의 리드와 글래스의 패턴을 연결하는 본딩방법에 관한 것으로써, 상단에 ACF가 적층되고, 상기 ACF의 상단에 칩을 적층한 글래스를 X,Y,Z축을 갖는 이송수단인 스테이지로 백업플레이트에 안착하기 전 상기 글래스의 상단에 적층된 칩 배열에 따라 각각의 압착헤드와 백업플레이트의 위치를 조정(S100)한다.

여기서 하나의 칩을 본딩하도록 압착헤드와 백업플레이트는 1:1 대응되도록 구성하는 것이 중요한데 이는 예컨대, 칩이 두개이면 압착헤드와 백업플레이트를 각각 두개씩 구비하는 것이다. 따라서 각각의 백업플레이트 상단에 칩이 안착되면 하나의 칩이 하나의 압착헤드와 백업플레이트에 의해 본딩되는 것으로, 칩 배열에 따라 각각의 백업플레이트와 압착헤드는 위치를 조정할 수 있다.

상기 위치 조정이 이루어지면 1히터 및 2히터는 ACF가 용융되는 온도까지 각각의 압착헤드와 백업플레이트를 가열하여 예열(S200)한다. 이와 같은 방법은 두개의 압착헤드와 두개의 백업플레이트가 구비된 본딩장치에 하나의 칩을 본딩하는 경우와, 상기와 동일한 구성의 본딩장치에서 두개의 칩을 본딩하는 경우에 각각의 압착헤드와 백업플레이트를 독립적으로 예열할 수 있어 에너지 소비 효율을 증대하는 효과가 있다.

한편, 상기 각각의 압착헤드와 백업플레이트가 ACF를 용융하는 온도에 도달하면 1히터 및 2히터는 상기 온도를 유지(S300)하고, 스테이지에 의해 칩이 백업플레이트에 안착되면 압착헤드를 하강하여 칩을 글래스에 본딩(S400)한다.

이상과 같은 본 발명은 상기 효과란에도 기재된 바와 같이 본딩(Bonding) 초기온도에 따른 목표온도 도달시간을 단축할 수 있어 생산성 향상에 기여하는 효과와, 다(多) 칩에 적용할 수 있는 효과와, 압착헤드의 평탄도 조절이 용이하다는 효과와, 종래의 백업플레이트에 발생했던 온도 편차를 해소하는 효과 및 종래의 백업플레이트를 가열하기 위한 가열기에 사용되던 전력소모를 감소하여 생산원가 절감하는 효과가 있다.

한편, 도 1은 종래의 본딩장치의 일예를 나타낸 것으로 다수개의 압착헤드(2a,2b,2c)와 하나의 백업플레이트(1)가 구비되어 있어 백업플레이트(1)의 구간별 온도편차가 발생하여 칩 본딩의 재현성이 떨어지고, 압착되지 않는 본압착 대기 칩도 예열하여 칩 하부의 ACF를 용융하기 때문에 ACF가 변형됨으로써 칩의 위치가 이동되어 글래스의 패턴과 칩의 패턴의 불일치로 불량이 일어나고, 백업플레이트(1)의 길이가 상당하여 백업플레이트(1)의 변형 및 압착헤드(2a,2b,2c)의 평탄도 조절에 어려운 점이 있어 다(多) 칩의 적용 등에 어려운 점이 있었다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 본딩장치의 압착헤드 및 백업플레이트를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 일실시예에 사용되는 본딩장치를 나타낸 도면,

도 3은 도 2의 동작의 일예를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다(多) 칩 본딩에 적용되는 칩 본딩방법의 순서도이다.

< 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 본딩장치

10,10a: 압착헤드 11,11a: 1히터

20,20a: 실린더 30,30a,32,32a: 안내홈

31,31a,33,33a: 슬라이드 바 40: 치수부

50,50a: 백업플레이트 51,51a: 2히터

12,12a,52,52a: 컨트롤러 53,53a: 단열재

Claims

ACF를 매개로 반도체칩 또는 연성회로기판의 리드와 글래스의 패턴을 연결하는 본딩방법에 있어서,

스테이지에 의해 백업플레이트에 안착될 칩 배열에 따라 각각의 압착헤드와 백업플레이트의 위치를 조정하는 단계(S100)와;

상기 각각의 압착헤드와 백업플레이트에 각각 구비된 1히터 및 2히터로 ACF가 용융되는 온도까지 각각의 압착헤드와 백업플레이트를 가열하여 예열하는 단계(S200)와;

상기 각각의 압착헤드와 백업플레이트가 ACF를 용융하는 온도에 도달하면 1히터 및 2히터는 상기 온도를 유지하는 단계(S300)와;

스테이지에 의해 칩이 백업플레이트에 안착되면 압착헤드를 하강하여 칩을 글래스에 본딩하는 단계(S400);를 포함하며,

상기 각각의 압착헤드와 백업플레이트는 하나의 칩 본딩에 대하여 1:1 대응되도록 구성한 것을 특징으로 하는 다(多) 칩 본딩에 적용되는 칩 본딩방법.
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