KR101065724B1 - 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 칩을 리드 프레임의 다이에 연속적으로 부착(attach)하는 다이 본더에 설치되어 LED 칩을 클램핑한 상태에서 LED 칩을 좌우방향, 전후방향, 상하방향으로 각각 이송하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈에 관한 것이다.
본 발명은, 구조를 단순화하여 무게가 가볍고 고속 구동이 가능하며 낮은 가격으로 제작할 수 있는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈은, 구조를 단순화함으로써 가벼운 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈을 제공할 수 있는 효과가 있다. 그에 따라 본 발명의 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈은 가벼우므로 비교적 저렴한 가격으로 고속 고정밀도로 작동하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈을 제공하는 효과가 있다.

Description

발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈{BOND HEAD MODULE FOR MANUFACTURING LED}
본 발명은 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 칩을 리드 프레임의 다이에 연속적으로 부착(attach)하는 다이 본더에 설치되어 LED 칩을 클램핑한 상태에서 LED 칩을 좌우방향, 전후방향, 상하방향으로 각각 이송하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈에 관한 것이다.
웨이퍼에 다수개 형성된 LED 칩은 각 칩 별로 절단(dicing)된 상태에서 리드 프레임의 다이에 부착된다.
리드 프레임에는 다수의 패키지 또는 다이가 형성되어 있고, 다이 본더는 각각의 LED 칩을 리드 프레임의 정확한 위치에 부착한다. LED 칩을 리드 프레임에 부착하기에 앞서서 각 패키지에는 에폭시와 같은 접착제가 스탬핑되어 도포되고, 그 위에 LED 칩이 부착된다.
이와 같이 LED 칩을 좌우방향(X방향), 전후방향(Y방향), 상하방향(Z방향)으로 3차원적으로 이송하여 정확한 위치의 리드 프레임에 부착시키는 모듈을 일반적으로 본드 헤드 모듈이라고 한다.
종래의 본드 헤드 모듈을 일반적으로, 좌우방향으로 이송하는 리니어 가이드 모듈 위에 다시 전후방향으로 이송하는 리니어 가이드 모듈이 설치되고, 그 위에 상하 방향으로 움직이는 엑튜에이터가 설치된다. 이와 같은 리니어 가이드 모듈은 리니어 모터를 사용한 리니어 가이드가 사용되는 것이 일반적이다. 수십 마이크로미터의 정밀 위치 제어가 가능한 본드 헤드 모듈을 구성하기 위해서는 리니어 가이드 모듈 자체가 크고 무거운 중량으로 형성된다. 이와 같은 리니어 가이드 모듈을 전후방향과 좌우방향으로 중첩하여 구성하면, 아래쪽에 위치하는 리니어 가이드 모듈을 위쪽 구성의 중량을 지지할 수 있도록 그 크기와 무게가 더 커지게 된다.
이와 같이 종래의 본드 헤드 모듈을 그 구조상 크기와 무게가 크기 때문에 가격이 높을 뿐만 아니라 고속으로 구동하는 것도 어려운 구조를 가지고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구조를 단순화하여 무게가 가볍고 고속 구동이 가능하며 낮은 가격으로 제작할 수 있는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 리드 프레임을 좌우방향을 따라 이송하는 이송 레일이 설치되는 베이스를 구비하는 다이 본더에 설치되어 LED 칩을 리드 프레임에 부착하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈에 있어서, 상기 이송 레일의 상측에 배치되어 상기 다이 본더의 베이스에 고정되는 고정 베이스와, 상기 고정 베이스에 대해 좌우방향(X축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제1슬라이더와, 일측은 상기 고정 베이스에 고정되고 타측은 상기 제1슬라이더에 연결되어 상기 제1슬라이더를 상기 고정 베이스에 대하여 좌우방향으로 구동하는 구동 수단을 구비하는 제1이송부; 상기 제1이송부의 제1슬라이더에 전후방향(Y축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제2슬라이더와, 상기 제2슬라이더에 고정되어 전후방향 구동력을 전달받는 수평 삽입부와, 전후방향으로 연장되도록 형성되고 상기 수평 삽입부를 수용하도록 형성되며 그 수평 삽입부에 대해 전후 방향 구동력을 제공하며 상기 다이 본더의 베이스에 고정되는 수평 리니어 가이드를 구비하는 제2이송부; 및 LED 칩을 클램핑하여 본딩하는 본드헤드를 구비하며 상기 제2이송부에 설치되어 상기 본드헤드를 상하방향으로 이송하는 제3이송부;를 포함하는 점에 특징이 있다.
본 발명의 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈은, 구조를 단순화함으로써 가벼운 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈을 제공할 수 있는 효과가 있다. 그에 따라 본 발명의 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈은 가벼우므로 비교적 저렴한 가격으로 고속 고정밀도로 작동하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈을 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈이 설치된 다이 본더의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈의 반대방향에서 본 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈(100)은 제1이송부(10)와 제2이송부(20)와 제3이송부(30)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예의 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈(100)이 설치되어 사용되는 다이 본더(1)에는 베이스(2)가 마련되고 그 베이스(2)에 리드 프레임 또는 다이를 좌우방향으로 이송하는 이송 레일(3)이 설치된다. 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈(100)은 이송 레일(3)의 상측에 배치되어 베이스(2)에 설치되고, LED 칩 을 이송 레일(3) 위의 리드 프레임에 어태치(attach)한다.
제1이송부(10)는 칩을 클램핑하여 본딩하는 본드헤드(34)를 좌우방향(X방향)으로 이송하고, 제2이송부(20)는 본드헤드 (34)는 전후방향(Y방향)으로 이송하고, 제3이송부(30)는 본드헤드(34)를 상하방향(Z방향)으로 이송한다.
제1이송부(10)는 고정 베이스(11)와 제1슬라이더(12)와 구동 수단을 구비한다. 고정 베이스(11)는 다이 본더(1)의 이송 레일(3) 상측에 배치되어 다이 본더(1)의 베이스(2)에 고정된다. 제1슬라이더(12)는 고정 베이스(11)에 대해 좌우방향(X축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 설치된다. 제1슬라이더(12)에는 비교적 큰 하중이 걸리므로, 고정 베이스(11)와 제1슬라이더(12)의 사이에는 크로스 롤러 가이드(14)가 설치되어, 고정 베이스(11)에 대한 제1슬라이더(12)의 상대 이동이 가능하게 한다. 크로스 롤러 가이드(14)는 일반적으로 사용되는 슬라이딩 부재로서 볼 베어링이 아닌 원통형의 구름 베어링을 슬라이딩 요소로 사용하므로 고정 베이스(11)에 대한 제1슬라이더(12)의 좌우방향 운동을 안정적으로 지지하는 장점이 있다.
구동 수단(13)의 일측은 고정 베이스(11)에 고정되고 타측은 제1슬라이더(12)에 고정된다. 이와 같이 설치된 상태에서 구동 수단(13)은 제1슬라이더(12)를 고정 베이스(11)에 대하여 좌우방향으로 구동한다. 본실시예에서는 구동 수단(13)으로 보이스 코일 모터(13)(VCM; Voice Coil Motor)가 사용된다. 보이스 코일 모터(13)는 코일에서 발생한 전자기력으로 제1슬라이더(12)를 구동하여 고정 베이스(11)에 대한 제1슬라이더(12)의 상대적 위치를 제어한다.
제2이송부(20)는 제2슬라이더(21)와 수평 삽입부(22)와 수평 리니어 가이드(23)를 구비한다.
제2슬라이더(21)는 제1이송부(10)의 제1슬라이더(12)에 전후방향(Y축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 설치된다. 좌우방향으로 움직이는 제1슬라이더(12)에 대해 안정적으로 지지 및 고정된 상태에서 전후방향으로 슬라이딩하도록 2개의 슬라이딩 가이드(15, 16)에 의해 제2슬라이더(21)는 제1슬라이더(12)에 설치된다. 2개의 슬라이딩 가이드(15, 16)는 제1슬라이더(12)의 상면과 측면에 각각 하나씩 설치되고, 그 슬라이딩 가이드(15, 16)에 제2슬라이더(21)가 고정되는 방식으로 설치된다.
수평 삽입부(22)는 제2슬라이더(21)의 상측에 설치되어 수평 리니어 가이드(23)에 수용된 상태에서 전후방향 구동력을 전달받아 제2슬라이더(21)를 전후방향으로 이송한다. 수평 리니어 가이드(23)는 움직이지 않으므로, 베이스(2)에 고정된다.
수평 리니어 가이드(23)는 전후방향으로 연장되도록 형성되며 수평 삽입부(22)가 전후방향으로 움직일 수 있는 수용공간이 형성되어 있다. 수평 리니어 가이드(23)는 코일을 이용한 전자기력(electro-magnetic force)를 발생시켜 수평 삽입부(22)에 전후방향 구동력을 제공한다. 한편, 제1슬라이더(12)에 연결된 제2슬라이더(21)가 좌우방향으로 작은 변위 범위 내에서 움직일 수 있도록, 수평 삽입부(22)와 수평 리니어 가이드(23) 사이에는 좌우방향으로 여유공간이 형성되어 있다. 즉, 수평 리니어 가이드(23)는 수평 삽입부(22)가 좌우방향으로 미소 변위 범위 내에서 움직이는 것을 허용하는 상태에서 수평 삽입부(22)를 전후방향으로 구동 하는 것이다. 도 3을 참고하면, 수평 리니어 가이드(23)와 수평 삽입부(22) 사이의 여유 폭, 즉 수평 삽입부(22)의 왼쪽 여유 폭과 수평 삽입부(22)의 오른쪽 여유 폭을 합한 값은 1mm 내지 3mm인 것이 좋다. 여유 폭이 1mm 보다 작으면, 다이 본딩을 하는 좌우방향 정확도를 보정하는 범위가 필요 이상으로 제한되며 제작 비용이 높아질 수 있다. 여유폭이 3mm보다 크면, 수평 리니어 가이드(23)를 이용하여 수평 삽입부(22)의 위치를 정확하게 제어하는데 어려움이 있을 수 있다. 바람직하게는 수평 삽입부(22)의 왼쪽 여유 폭과 수평 삽입부(22)의 오른쪽 여유 폭을 합한 값은 2mm 내외인 것이 좋다. 수평 삽입부(22)의 여유 폭이 2mm인 경우, 제1이송부(10)는 -1mm ~ +1mm 의 범위 내에서 제1슬라이더(12)를 좌우방향으로 위치 제어를 한다. 제1슬라이더(12)에 연결된 수평 삽입부(22)도 여유 폭의 범위 내인 2mm(-1mm ~ +1mm)의 범위 내에서 좌우방향으로 움직일 수 있게 된다. 제3이송부(30)는 제3슬라이더(31)와 수직 삽입부(32)와 수직 리니어 가이드(33)를 포함하여 이루어진다.
제3슬라이더(31)는 제2슬라이더(21)에 대하여 상하방향(Z축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 설치된다. 제3슬라이더(31)에는 LED 칩을 클램핑하여 본딩하는 본드헤드 (34)가 설치된다.
수직 삽입부(32)는 제3슬라이더(31)의 상측에 설치되어 수직 리니어 가이드(33)에 수용된 상태에서 상하방향 구동력을 전달받아 제3슬라이더(31)를 상하방향으로 이송한다.
수직 리니어 가이드(33)는 움직이지 않으므로, 베이스(2)에 고정된다. 수직 리니어 가이드(33)는 전후방향으로 연장되도록 형성되며 수직 삽입부(32)가 전후방 향으로 움직일 수 있는 수용공간이 형성되어 있다. 수직 리니어 가이드(33)는 코일을 이용한 전자기력을 발생시켜 수직 삽입부(32)에 상하방향 구동력을 제공한다. 한편, 제2슬라이더(21)를 거쳐서 제1슬라이더(12)에 연결된 제3슬라이더(31)가 좌우방향으로 작은 변위 범위 내에서 움직일 수 있도록, 수식 삽입부와 수직 리니어 가이드(33) 사이에는 좌우방향으로 여유공간이 형성되어 있다. 즉, 수직 리니어 가이드(33)는 수직 삽입부(32)가 좌우방향으로 미소 변위 범위 내에서 움직이는 것을 허용하는 상태에서 수직 삽입부(32)를 상하방향으로 구동하는 것이다. 도 3을 참고하면, 수직 리니어 가이드(33)와 수직 삽입부(32) 사이의 여유 폭, 즉 수직 삽입부(32)의 왼쪽 여유 폭과 수직 삽입부(32)의 오른쪽 여유 폭을 합한 값은, 앞서 설명한 수평 삽입부(22)와 수평 리니어 가이드(23) 사이의 여유 폭의 값과 동일한 것이 좋다. 수직 삽입부(32)가 수평 삽입부(22)와 함께 좌우방향으로 움직이게 되므로, 수직 삽입부(32)와 수직 리니어 가이드(33) 사이에는 수평 삽입부(22)와 수평 리니어 가이드(23) 사이의 여유 폭과 동일한 크기의 여유 폭이 형성된다.
이상, 상술한바와 같이 구성된 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈(100)의 기능에 대해 설명한다.
먼저, 본드 헤드의 이송 레일(3)을 작동시켜 리드 프레임의 좌우방향(X방향) 위치를 조정한다. 리드 프레임의 좌우방향 위치는 이송 레일(3)에 의해 조정되고, 미세 위치 조정은 추후 제1이송부(10)에 의해 이뤄진다. 보이스 코일 모터(13)를 작동시켜 제1슬라이더(12)를 고정 베이스(11)에 대해 좌우방향으로 움직이면, 제1슬라이더(12)에 순차적으로 연결된 제2슬라이더(21)와 제3슬라이더(31)가 좌우 방향으로 움직이게 된다. 수평 리니어 가이드(23)와 수평 삽입부(22) 사이 및 수직 리니어 가이드(33)와 수직 삽입부(32) 사이에는 여유 폭이 형성되어 있으므로, 그 여유 폭의 범위 내에서 제3슬라이더(31)는 좌우방향으로 움직일 수 있게 된다. 좌우방향의 비교적 큰 범위의 변위 이동은 이송 레일(3)에 리드 프레임을 움직이는 것으로 가능하므로, 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈(100)에서는 비교적 작은 범위 내에서 미소 변위의 좌우방향 이송을 가능하게 하는 것만으로도 다이 본딩을 하는 정확도를 확보할 수 있다. 또한, 수평 삽입부(22)와 수직 삽입부(32)가 각각 수평 리니어 가이드(23)와 수직 리니어 가이드(33) 내부에서 좌우방향으로 움직이는 것을 허용하면서 전후방향과 상하방향 이송도 가능하게 하므로, 종래의 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈(100)과 달리 비교적 가벼운 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈(100)을 구성할 수 있는 장점이 있다.
수평 리니어 가이드(23)와 수평 삽입부(22)의 작동에 의하여 제2슬라이더(21)는 전후방향(Y방향)으로 움직이게 된다.
이와 같이 제1슬라이더(12)와 제2슬라이더(21)의 움직임에 의해 본드헤드 (34)의 전후 좌우 방향의 위치가 제어됨으로써, LED 칩의 리드 프레임에 대한 위치가 보정된다. 위치 보정이 완료된 상태에서 수직 리니어 가이드(33)를 작동시켜서 제3슬라이더(31)를 아래쪽으로 움직여 본드헤드 (34)에 의해 LED 칩을 리드 프레임의 다이에 부착하게 된다.
다시 제1슬라이더(12)와 제2슬라이더(21)를 움직여서 본드헤드(34)의 위치를 리드 프레임의 다음 다이 위로 이동시키고, 제3슬라이더(31)를 작동시켜 LED 칩 을 다이에 부착한다.
위와 같은 과정을 반복함으로써 리드 프레임 위의 모든 다이에 LED 칩을 부착한다.
이상 본 발명의 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈(100)에 대해 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에 앞에서 설명되고 도시된 구조로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 앞에서 구동 수단(13)으로 보이스 코일 모터(13)를 사용하는 것으로 설명하였으나, 보이스 코일 모터(13) 외에 다른 모터가 사용될 수도 있다.
또한, 앞에서 고정 베이스(11)와 제1슬라이더(12) 사이에는 크로스 롤러 가이드(14)가 설치되는 것으로 설명하였으나, 슬라이딩 운동을 가능하게 하는 다른 슬라이딩 가이드(15, 16)가 설치될 수도 있다.
또한, 앞에서 제1슬라이더(12)에는 상면과 측면에 각각 하나씩 2개의 슬라이딩 가이드(15, 16)가 설치되는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 하나 또는 3개 이상의 슬라이딩 가이드(15, 16)가 설치될 수도 있다.
또한, 앞에서 제3이송부(30)는 제3슬라이더(31)와 수직 삽입부(32)와 수직 리니어 가이드(33)를 구비하는 것으로 설명하였으나, 그와 달리 상하방향으로 작동하는 엑튜에이터에 본드헤드 (34)가 설치되어 제2슬라이더(21)와 함께 전후 좌우로 움직이도록 구성할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈이 설치된 다이 본더의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈의 반대방향에서 본 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 다이 본더 2: 베이스
3: 이송 레일 100: 본드 헤드 모듈
10: 제1이송부 20: 제2이송부
30: 제3이송부 11: 고정 베이스
12: 제1슬라이더 13: 보이스 코일 모터
14: 크로스 롤러 가이드 15, 16: 슬라이딩 가이드
21: 제2슬라이더 22: 수평 삽입부
23: 수평 리니어 가이드 31: 제3슬라이더
32: 수직 삽입부 33: 수직 리니어 가이드
34: 본드헤드

Claims (6)

  1. 리드 프레임을 좌우방향을 따라 이송하는 이송 레일이 설치되는 베이스를 구비하는 다이 본더에 설치되어 LED 칩을 리드 프레임에 부착하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈에 있어서,
    상기 이송 레일의 상측에 배치되어 상기 다이 본더의 베이스에 고정되는 고정 베이스와, 상기 고정 베이스에 대해 좌우방향(X축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제1슬라이더와, 일측은 상기 고정 베이스에 고정되고 타측은 상기 제1슬라이더에 연결되어 상기 제1슬라이더를 상기 고정 베이스에 대하여 좌우방향으로 구동하는 구동 수단을 구비하는 제1이송부;
    상기 제1이송부의 제1슬라이더에 전후방향(Y축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제2슬라이더와, 상기 제2슬라이더에 고정되어 전후방향 구동력을 전달받는 수평 삽입부와, 전후방향으로 연장되도록 형성되고 상기 수평 삽입부를 수용하도록 형성되며 그 수평 삽입부에 대해 전후 방향 구동력을 제공하며 상기 다이 본더의 베이스에 고정되는 수평 리니어 가이드를 구비하는 제2이송부; 및
    LED 칩을 클램핑하여 본딩하는 본드헤드를 구비하며 상기 제2이송부에 설치되어 상기 본드헤드를 상하방향으로 이송하는 제3이송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3이송부는,
    상기 제2이송부의 제2슬라이더에 상하방향(Z축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 설치되며 상기 본드헤드가 고정되는 제3슬라이더와, 상기 제3슬라이더에 고정되어 상하방향 구동력을 전달받는 수직 삽입부 및 전후방향으로 연장되도록 형성되고 상기 수직 삽입부를 수용하도록 형성되며 그 수직 삽입부에 대해 상하 방향 구동력을 제공하며 상기 다이 본더의 베이스에 고정되는 수직 리니어 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1이송부의 구동 수단은 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor)인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2슬라이더의 좌우방향 운동을 허용한 상태에서 전후방향 구동력을 제공할 수 있도록, 상기 수평 리니어 가이드는 상기 수평 삽입부와의 사이에 좌우방향으로 1mm 내지 3mm 의 여유 폭이 있으며,
    상기 제3슬라이더의 좌우방향 운동을 허용한 상태에서 상하방향 구동력을 제공할 수 있도록, 상기 수직 리니어 가이드는 상기 수직 삽입부와의 사이에 좌우방향으로 1mm 내지 3mm 의 여유가 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1슬라이더에 대해 제2슬라이더가 안정적으로 전후방향 운동이 가능하도록 상기 제1슬라이더의 상면과 측면에는 각각 전후방향으로 배치된 슬라이딩 가이드가 각각 설치되어 상기 제2슬라이더가 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 고정 베이스에 대한 제1슬라이더의 좌우방향 운동을 안정적으로 지지하도록 상기 고정 베이스와 제1슬라이더 사이에는 크로스 롤러 가이드가 설치되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 본드 헤드 모듈.
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