KR101090816B1 - 반도체 칩 본딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 칩 본딩장치에 관한 것으로서, 반도체 칩을 인쇄회로기판에 본딩하기 위하여, 초기위치에서 상기 반도체 칩을 흡착하며 상기 반도체 칩이 상기 인쇄회로기판에 실장되는 실장위치에서 상기 반도체 칩의 흡착을 해제하는 칩 흡착유닛과, 상기 칩 흡착유닛의 초기위치로부터 이격되게 배치되며 상기 인쇄회로기판을 지지하는 기판 지지플레이트와, 상기 칩 흡착유닛을 이송시키는 칩 이송유닛과, 상기 기판 지지플레이트를 이송 또는 회전시키는 기판 구동유닛을 포함하는 반도체 칩 본딩장치에 있어서, 상기 기판 구동유닛은, 상기 인쇄회로기판을 상기 실장위치로 이송시키기 위하여 상기 기판 지지플레이트를 수평 방향으로 이송시키는 제1구동부; 및 상기 제1구동부에 결합되고, 상기 제1구동부보다 높은 위치 정밀도와 짧은 스트로크를 가지며, 상기 인쇄회로기판의 정렬마크의 정보를 이용하여 상기 실장위치에서 상기 인쇄회로기판을 정렬된 상태로 위치 조정하기 위하여 상기 기판 지지플레이트를 수평 방향으로 이송 또는 수평 방향과 교차하는 방향을 중심으로 회전시키는 제2구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 칩 본딩장치{Apparatus for bonding semiconductor chip}

본 발명은 반도체 칩 본딩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판 상에 반도체 칩을 보다 정밀하게 정렬하여 실장할 수 있는 반도체 칩 본딩장치에 관한 것이다.

웨이퍼(wafer) 상에 제조된 반도체 소자를 실제 제품으로 사용하려면, 반도체 소자를 칩(chip) 단위로 절단하여 웨이퍼로부터 분리한 다음 패키지(package)로 조립하여야 한다. 반도체 패키지는 반도체 칩을 기계적으로 지지 및 고정하고 외부 환경으로부터 보호할 뿐만 아니라, 반도체 칩에 전기적 접속 경로와 열 방출 경로를 제공한다.

초기의 반도체 패키지는 반도체 칩과 외부 시스템을 기계적, 전기적으로 상호 연결하는 패키지 기판으로 리드 프레임(lead frame)을 이용하는 것이 보편적이었다. 그런데, 입출력 핀(input/output pin) 수가 갈수록 증가하고 동작 속도가 점차 빨라짐에 따라서, 리드 프레임을 이용한 반도체 패키지는 한계에 이르렀다. 그래서 그에 대한 대안으로 개발된 것이 볼 그리드 어레이 패키지이다.

볼 그리드 어레이 패키지는 패키지 기판으로 리드 프레임 대신 인쇄회로기판을 이용하며, 외부 시스템과의 접속 단자로 리드 프레임의 외부 리드 대신 마이크로 범프(micro bump)를 이용한다. 이러한 마이크로 범프들은, 외부 리드들이 선(線) 배열되는 것과 달리, 인쇄회로기판의 표면에 면(面) 배열되기 때문에, 입출력 핀 수 및 동작 속도의 증가 추세에 적절히 부응할 수 있다.

이후, 경박 단소한 반도체 패키지에 대한 수요가 증가하면서 다양한 형태의 반도체 패키지가 개발되고 있으며, 반도체 칩의 크기, 두께, 반도체 칩과 인쇄회로기판의 접속 밀도 등을 고려하여 반도체 칩의 접속 단자도 마이크로 범프 이외에도 필러 범프(pillar bump) 등 다양한 형태의 접속 단자를 채용하고 있다.

도 1은 반도체 칩과 인쇄회로기판을 도시한 도면이다.

반도체 칩(10)의 범프(11)와 인쇄회로기판(20)의 인쇄 단자(21)를 정렬한 후, 정렬된 상태를 유지하면서 상호 접합하면, 종래의 와이어 본딩 등과 같은 중간 공정 없이, 인쇄회로기판(20) 상에 반도체 칩(10)을 실장하는 공정이 완료된다.

그러나, 반도체 패키지의 집적도가 증가할수록, 반도체 칩(10)의 범프(11) 간의 미세한 피치(Pitch)와 높은 밀도 때문에, 인쇄회로기판에 실장시 높은 수준의 위치 정밀도를 요구한다. 일반적인 반도체 패키지에서는 대략적으로 약 10㎛의 위치 정밀도를 요구하였다면, 증가된 집적도를 가지는 반도체 패키지에서는 이보다 훨씬 높은 약 5㎛의 위치 정밀도를 요구한다.

종래의 반도체 칩 본딩장치는 반도체 칩을 인쇄회로기판에 실장하는 과정에서 인쇄회로기판을 이송 또는 회전시키는 기판 구동유닛을 효율적으로 제어하지 못하여, 반도체 칩과 인쇄회로기판의 조립 오차가 높은 집적도를 가지는 반도체 패키지의 허용 오차를 초과하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반도체 칩을 인쇄회로기판에 실장하는 과정에서 인쇄회로기판을 이송 또는 회전시키는 기판 구동유닛을 반도체 칩과 인쇄회로기판의 조립 단계별로 적합한 2개의 구동부로 분리함으로써, 기판 구동유닛에 소요되는 비용을 절감하고, 반도체 칩과 인쇄회로기판의 조립 오차를 최소화할 수 있는 반도체 칩 본딩장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반도체 칩 본딩장치는, 반도체 칩을 인쇄회로기판에 본딩하기 위하여, 초기위치에서 상기 반도체 칩을 흡착하며 상기 반도체 칩이 상기 인쇄회로기판에 실장되는 실장위치에서 상기 반도체 칩의 흡착을 해제하는 칩 흡착유닛과, 상기 칩 흡착유닛의 초기위치로부터 이격되게 배치되며 상기 인쇄회로기판을 지지하는 기판 지지플레이트와, 상기 칩 흡착유닛을 이송시키는 칩 이송유닛과, 상기 기판 지지플레이트를 이송 또는 회전시키는 기판 구동유닛을 포함하는 반도체 칩 본딩장치에 있어서, 상기 기판 구동유닛은, 상기 인쇄회로기판을 상기 실장위치로 이송시키기 위하여 상기 기판 지지플레이트를 수평 방향으로 이송시키는 제1구동부; 및 상기 제1구동부에 결합되고, 상기 인쇄회로기판의 정렬마크의 정보를 이용하여 상기 실장위치에서 상기 인쇄회로기판을 정렬된 상태로 위치 조정하기 위하여 상기 기판 지지플레이트를 수평 방향으로 이송 또는 수평 방향과 교차하는 방향을 중심으로 회전시키는 제2구동부;를 포함하고, 상기 반도체 칩과 상기 인쇄회로기판의 양 접촉면이 상호 평행한 상태에서 상기 반도체 칩이 상기 인쇄회로기판에 실장될 수 있도록, 상기 기판 지지플레이트의 경사를 조절하는 경사 조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 칩 흡착유닛은, 상기 반도체 칩을 흡착하는 흡착부와, 상기 흡착부를 상하로 이동시키는 승강구동부와, 상기 흡착부를 회전시키기 위한 회전구동부를 포함하고, 상기 승강구동부는, 고정자와, 상기 고정자에 대하여 상대이동하며 상기 흡착부가 고정되게 설치되는 이동자를 구비하는 샤프트형 리니어 모터(shaft linear motor); 및 상기 고정자와 상기 이동자를 상호 가까워지는 방향으로 탄성 복귀시키는 탄성부재;를 포함한다.

본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 흡착부는, 상기 반도체 칩과 접촉하는 제1부재와, 상기 제1부재와 이격되게 결합되는 제2부재와, 상기 제1부재와 상기 제2부재 사이의 국소적인 위치에서 상기 제1부재와 상기 제2부재의 간격을 조절하는 간격 조절부를 포함한다.

삭제

본 발명의 반도체 칩 본딩장치에 따르면, 기판 구동유닛에 소요되는 비용을 절감하고, 반도체 칩과 인쇄회로기판의 조립 오차를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 반도체 칩 본딩장치에 따르면, 승강구동부의 반응 속도를 빠르게 구현할 수 있고, 위치제어와 토크제어 등 모드의 변환을 용이하게 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 반도체 칩 본딩장치에 따르면, 반도체 칩과 인쇄회로기판의 양 접촉면이 상호 경사지게 배치된 상태에서 실장되어 발생하는 오차 요인을 제거할 수 있다.

도 1은 반도체 칩과 인쇄회로기판을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 칩 본딩장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 도 2의 반도체 칩 본딩장치에서 칩 흡착유닛의 단면도이고,
도 4 및 도 5는 도 2의 반도체 칩 본딩장치의 작동원리를 도시한 도면이고,
도 6은 도 2의 반도체 칩 본딩장치에서 제1구동부와 제2구동부의 용도를 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 도 2의 반도체 칩 본딩장치에서 경사 조절부의 작동원리를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 칩 본딩장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 반도체 칩 본딩장치에서 칩 흡착유닛의 단면도이고, 도 4 및 도 5는 도 2의 반도체 칩 본딩장치의 작동원리를 도시한 도면이고, 도 6은 도 2의 반도체 칩 본딩장치에서 제1구동부와 제2구동부의 용도를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 2의 반도체 칩 본딩장치에서 경사 조절부의 작동원리를 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예의 반도체 칩 본딩장치는, 칩 스케일 패키지 반도체 칩(10)을 인쇄회로기판(20)에 실장하는 과정에서 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 실장 오차를 최소화하기 위한 것으로서, 칩 흡착유닛(100)과, 기판 지지플레이트(200)와, 경사 조절부(210)와, 칩 이송유닛(300)과, 기판 구동유닛(400)과, 제1광학부(510)와, 제2광학부(520)를 포함한다.

상기 칩 흡착유닛(100)은, 초기위치에서 반도체 칩(10)을 흡착하며, 반도체 칩(10)이 인쇄회로기판(20)에 실장되는 실장위치에서 반도체 칩(10)의 흡착을 해제하는 것으로서, 흡착부(110)와, 승강구동부(120)와, 축부(140)와, 회전구동부(150)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 상기 흡착부(110)는 반도체 칩(10)을 흡착하며, 반도체 칩(10)을 파지할 수 있도록 진공 흡착력이 인가된다. 흡착부(110)는 반도체 칩(10)을 로딩하는 과정 및 이동하는 과정에서는 진공 흡착력을 이용하여 반도체 칩(10)을 흡착 고정하고, 반도체 칩(10)을 인쇄회로기판(20)에 내려놓는 과정에서 진공흡착력을 해제하여 반도체 칩(10)을 이탈시켜 내려놓는다.

흡착부(110)는 반도체 칩과 접촉하는 제1부재(111)와, 제1부재(111)와 이격되게 결합되는 제2부재(112)와, 제1부재(111)와 제2부재(112) 사이의 국소적인 위치에서 제1부재(111)와 제2부재(112)의 간격을 조절하는 간격 조절부(113)로 구성된다.

축부(140)에 고정된 제2부재(112)와 달리, 제1부재(111)는 간격 조절부(113)에 의해 국소적으로 상하로 위치가 조절되어 제2부재(112)와의 간격이 조절 가능하다. 이는 제1부재(111)의 접촉면과 반도체 칩(10)의 접촉면을 평행한 상태에서 반도체 칩(10)을 흡착하기 위함이다. 제1부재(111)의 경사가 반도체 칩(10)의 표면 경사에 대응하도록 조절될 경우, 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 본딩면이 받는 압착력이 균일해질 수 있고, 압착력이 어느 한 부분에 집중되지 않고 균일하게 분산되어 반도체 칩(10) 및 인쇄회로기판(20)이 파손의 우려 없이 완벽하게 압착될 수 있다.

본 실시예의 간격조절부(113)는, 제1부재(111)와 제2부재(112)에 중앙부에 개재되는 볼부재(114)와, 제1부재(111)와 제2부재(112)를 결합하는 볼트(미도시)와, 제1부재(111)와 제2부재(112) 사이의 간격을 조절하는 무드볼트(미도시)로 구성될 수 있다.

제1부재(111)는 볼부재(114)를 기준으로 전후좌우로 경사지면서 제2부재(112)와의 간격이 부분적으로 조절되며, 무드볼트는 전후좌우 사방으로 마련되어 무드볼트가 접촉되는 위치에서 제1부재(111)와 제2부재(112) 사이의 간격이 미세하게 조정 가능하고 전체적으로 제1부재(111)의 경사가 조절될 수 있다.

상기 승강구동부(120)는 흡착부(110)에 결합되어 흡착부(110)를 상하로 이동시키며, 본 실시예에서는 샤프트형 리니어 모터(shaft linear motor)와, 탄성부재(124)로 구성된다. 본 실시예에서는 샤프트형 리니어 모터로 보이스 코일 모터(voice coil motor)(121)를 이용하고, 보이스 코일 모터(121)는 고정자(122)와, 고정자(122)에 대하여 상대이동하며 흡착부(110)가 고정되게 설치되는 이동자(123)를 구비한다. 탄성부재(124)는 고정자(122)와 이동자(123)를 상호 가까워지는 방향으로 탄성 복귀시킨다.

보이스 코일 모터(121)에 전원이 공급되면 이동자(123)는 고정자(122)에 대하여 상호 멀어지는 방향으로 이동하고 이를 통해 흡착부(110)는 하강하게 된다. 보이스 코일 모터(121)에 전원 공급이 차단되면 이동자(123)와 고정자(122) 사이에 전자기력이 더 이상 발생하지 않고, 탄성부재(124)에 의해 이동자(123)는 고정자(122)에 대하여 상호 가까워지는 방향으로 이동하며 이를 통해 흡착부(110)는 상승하게 된다.

상기 축부(140)는, 일단부는 흡착부(110)의 상부에 결합되며, 타단부는 후술할 회전구동부(150)에 결합된다. 축부(140)는 고정자(122)를 관통하여 슬라이딩 가능하게 설치되면서, 동시에 이동자(123)를 관통하며 이동자(123)에 고정되게 설치된다. 축부(140)의 내부에는 관통공이 형성되며, 반도체 칩(10)을 흡착하기 위해 흡착부(110)에서 흡입되는 공기가 이 관통공을 통해 외부로 전달된다.

상기 회전구동부(150)는 축부(140)의 타단부에 결합되며, 흡착부(110)를 회전시키기 위한 것이다. 회전구동부(150)는 승강구동부(120)와 일렬로 배치되고, 반도체 칩(10)의 정렬마크 이미지를 이용하여 반도체 칩(10)을 정렬하는 과정에서 반도체 칩(10)을 회전시키는 기능을 수행한다.

본 실시예의 회전구동부(150)는 스텝핑 모터와 하모닉 드라이브를 구비한다. 회전구동부(150)에 일반 DC 모터를 사용하게 되면, DC 모터는 정지 토크가 크지 않아 모드 변환부(130)의 토크제어 모드에서 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)이 압착되는 동안 흡착부(110)가 회전하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 정지 토크가 상대적으로 큰 스텝핑 모터를 이용하여 상술한 문제를 해결하고자 하며, 하모닉 드라이브 역시 위치 정밀도 및 정지 토크를 향상시키는데 도움이 된다.

상기 기판 지지플레이트(200)는, 칩 흡착유닛(100)의 초기위치로부터 이격되게 배치되며 인쇄회로기판(20)을 지지한다. 기판 지지플레이트(200)에는 그 상면에 안착된 인쇄회로기판(20)을 흡착 고정하기 위한 진공 흡착수단(미도시)이 더 마련된다. 진공 흡착수단은 기판 지지플레이트(200)에 안착된 인쇄회로기판(20)의 정렬마크를 촬영하거나 반도체 칩(10)을 인쇄회로기판(20)에 본딩하는 과정 중에 기판 지지플레이트(200)로부터 인쇄회로기판(20)이 이탈되거나 위치가 변경되지 않도록 흡착 고정한다.

상기 경사 조절부(210)는, 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 양 접촉면이 상호 평행한 상태에서 반도체 칩(10)이 인쇄회로기판(20)에 실장될 수 있도록, 인쇄회로기판(20)이 안착되는 기판 지지플레이트(200)의 경사를 조절한다. 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 양 접촉면이 상호 경사지게 배치된 상태에서 반도체 칩(10)의 실장이 이루어지면 수십 ㎛ 이상의 오차가 발생하면서 본딩장치의 허용 오차를 넘어서게 된다. 따라서, 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 실장 오차를 최소화하기 위해서는 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 양 접촉면이 상호 평행한 상태로 유지되어야 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 경사 조절부(210)는 기판 지지플레이트(200)의 하측 3개 또는 4개의 모서리부에 각각 설치되며, 제1경사부재(211)와, 제2경사부재(212)와, 구동부(213)와, 가이드부재(214)를 포함한다. 제1경사부재(211)는 일면이 경사지게 형성되어 있고, 제2경사부재(212)는 제1경사부재(211)의 일면과 마주보는 일면은 경사지게 형성되어 제1경사부재(211)에 접촉되며 타면은 기판 지지플레이트(200)에 결합된다. 또한, 구동부(213)는 제1경사부재(211)를 제2경사부재(212) 측으로 밀어주며, 가이드부재(213)는 상하 방향으로 설치되어 제1경사부재(211)에 의해 밀려 올라가는 제2경사부재(212)의 이동을 상하 방향으로 가이드한다.

도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2경사부재(212)를 밀어 올리거나 낮추는 동작을 반복하면서 제2경사부재(212)가 설치된 위치에서 기판 지지플레이트(200)의 높낮이를 조절할 수 있으며, 기판 지지플레이트(200) 하측의 복수의 위치에서 이러한 동작으로 수행하면서 전면(全面)에 걸쳐 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 양 접촉면이 상호 평행한 상태에서 반도체 칩(10)이 인쇄회로기판(20)에 실장될 수 있도록 한다.

상기 칩 이송유닛(300)은, 칩 흡착유닛(100)을 수평 방향으로 이송시키는 것으로서, 반도체 칩(10)이 흡착부(110)에 흡착되면 반도체 칩(10)을 평면상의 서로 교차하는 두 방향으로 이송시킨다. 칩 이송유닛(300)는 구동원인 리니어 모터와, 리니어 모터에 결합된 베이스와, 베이스의 직선운동을 안내하는 리니어 가이드와, 위치정밀도를 향상시키기 위해 베이스의 정지위치를 피드백하는 엔코더 등을 포함하며, 이러한 직선이송유닛과 관련된 구성은 통상의 기술자에게 널리 알려진 구성이므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 기판 구동유닛(400)은 기판 지지플레이트(200)를 이송 또는 회전시키는 것으로서, 제1구동부(410)와, 제2구동부(420)를 포함한다. 칩 흡착유닛(100)이 반도체 칩(10)을 흡착한 상태로 기판 지지플레이트(200) 상측에 도달하면, 칩 흡착유닛(100)은 고정되고 기판 지지플레이트(200)가 이동하면서 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 실장위치를 조정한다. 실장위치를 조정하기 위한 기판 지지플레이트(200)의 움직임은 크게 2가지로 구분될 수 있다.

하나의 움직임은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(20)에 반도체 칩(10)을 실장하는 실장위치가 복수 개 존재하고 복수의 반도체 칩(10)을 각각의 실장위치에 실장시키는데 있어서, 칩 흡착유닛(100)이 실장위치1(도 6 참조)의 상측에 위치하다가 실장위치2(도 6 참조)의 상측에 위치하도록 기판 지지플레이트(200)를 이송시키는 것이다. 이러한 움직임을 위하여 상대적으로 긴 스트로크를 가지는 구동부가 필요하지만, 서로 다른 실장위치 사이를 이동하는 것이므로 높은 위치 정밀도를 요하지는 않는다.

제1구동부(410)는 상술한 움직임을 수행하기 위한 것으로서, 인쇄회로기판(20) 상의 복수의 실장위치에 칩 흡착유닛(100)이 각각 위치할 수 있도록 기판 지지플레이트(200)를 수평 방향으로 이송시킨다.

다른 하나의 움직임은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 칩 흡착유닛(100)이 인쇄회로기판(20) 상의 원하는 실장위치의 상측에 위치하고 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)을 압착하기 위해 반도체 칩(10)이 하강하는데 있어서, 반도체 칩(10)이 하강하는 도중 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 정렬을 위하여 기판 지지플레이트(200)를 미세하게 이송 또는 회전시키는 것이다. 이러한 움직임은 인쇄회로기판(20)의 정렬마크 이미지 정보를 통해 제어할 수 있으며, 이러한 움직임을 위하여 상대적으로 짧은 스트로크를 가지는 동시에 높은 위치 정밀도를 가지는 구동부가 필요하다.

제2구동부(420)는 상술한 움직임을 수행하기 위한 것으로서, 제1구동부(410)의 상부에 결합된다. 제2구동부(420)는, 실장위치에서 반도체 칩(10)에 대하여 인쇄회로기판(20)을 정렬된 상태로 위치 조정하기 위하여 기판 지지플레이트(200)를 수평 방향(u, v 방향, 도 6 참조)으로 이송 또는 수평 방향과 교차하는 방향(w 방향, 도 6 참조)을 중심으로 회전시킨다.

이와 같이 본 실시예에서는 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)의 실장 과정에서 서로 다른 위치 정밀도를 요하기 때문에 기판 구동유닛(400)은 서로 다른 위치 정밀도를 가진 2개의 구동부로 구성된다. 긴 스트로크와 높은 위치 정밀도를 동시에 구비하는 단일 구동부는 필연적으로 고가일 수밖에 없는데, 기판 구동유닛(400)을 상대적으로 긴 스트로크와 상대적으로 낮은 위치 정밀도를 가진 제1구동부(410)와 상대적으로 짧은 스트로크와 상대적으로 높은 위치 정밀도를 가진 제2구동부(420)로 분리하여 구성함으로써, 비용을 절감할 수 있다.

본 실시예의 제1구동부(410)와 제2구동부(420)는 구동원인 리니어 모터와, 리니어 모터에 결합된 베이스와, 베이스의 직선운동을 안내하는 리니어 가이드와, 위치 정밀도를 향상시키기 위해 베이스의 정지위치를 피드백하는 엔코더 등을 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 제1광학부(510)는, 반도체 칩(10)에 마련된 일정 간격으로 이격된 한 쌍의 정렬마크를 촬영하기 위한 것으로서, 수평 방향으로는 초기 위치의 칩 흡착유닛(100)와 기판 지지플레이트(200) 사이에서 배치되며 상하 방향으로는 칩 흡착유닛(100)의 하측에 배치된다. 제1광학부(510)는 한 쌍의 카메라를 포함한다.

상기 제2광학부(520)는, 인쇄회로기판(20)에 마련된 일정 간격으로 이격된 한 쌍의 정렬마크를 촬영하기 위한 것으로서, 기판 지지플레이트(200)의 상측에 배치된다. 제2광학부(520) 역시 한 쌍의 카메라를 포함한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 흡착부(110)를 이용하여 반도체 칩(10)을 흡착하고, 칩 이송유닛(300)을 이용하여 반도체 칩(10)이 흡착된 흡착부(110)를 기판 지지플레이트(200) 측으로 정지 없이 이동시킨다.

이후, 반도체 칩(10)이 제1광학부(510)의 상측을 통과하는 순간, 제1광학부(510)를 통해 반도체 칩(10)의 정렬마크를 촬영한다. 반도체 칩(10)은 기판 지지플레이트(200)까지 정지 없이 이동되므로, 반도체 칩(10)의 정렬마크를 촬영하는 순간에도 반도체 칩(10)은 기판 지지플레이트(200)를 향해 이동하는 도중이다.

한편, 제2광학부(520)를 통해 기판 지지플레이트(200)에 안착된 인쇄회로기판(20)의 정렬마크를 촬영한다. 인쇄회로기판(20)의 정렬마크를 촬영하는 과정은 칩 흡착유닛(100)이 초기위치를 출발하여 기판 지지플레이트(200)까지 도착하기 전에 이루어지는 것이 바람직하다.

이후, 칩 이송유닛(300)이 제1광학부(510)부터 기판 지지플레이트(200)까지 이동하는 동안, 반도체 칩(10)의 정렬마크와 인쇄회로기판(20)의 정렬마크가 일치하도록, 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)을 정렬한다. 이때, 제1광학부(510)를 이용하여 획득한 반도체 칩(10)의 정렬마크 이미지와 제2광학부(520)를 이용하여 획득한 인쇄회로기판(20)의 정렬마크 이미지를 이용하여, 정렬마크들 간의 θ축 방향으로 틀어진 차이, x축 및 y축 방향으로 이격된 차이를 보상하고, 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(20)을 보상된 정보에 따라 이동 또는 회전시킨다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 반도체 칩 본딩장치는, 반도체 칩을 인쇄회로기판에 실장하는 과정에서 인쇄회로기판을 이송 또는 회전시키는 기판 구동유닛을 반도체 칩과 인쇄회로기판의 조립 단계별로 각각 적합한 2개의 구동부로 분리함으로써, 기판 구동유닛에 소요되는 비용을 절감하고, 반도체 칩과 인쇄회로기판의 조립 오차를 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 반도체 칩 본딩장치는, 반도체 칩을 승강시키는 승강구동부로 샤프트형 리니어 모터를 이용함으로써, 승강구동부의 반응 속도를 빠르게 구현할 수 있고, 위치제어와 토크제어 등 모드의 변환을 용이하게 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 반도체 칩 본딩장치는, 반도체 칩과 인쇄회로기판의 양 접촉면이 상호 평행한 상태에서 반도체 칩이 인쇄회로기판에 실장될 수 있도록 인쇄회로기판이 안착되는 기판 지지플레이트의 경사를 조절하는 경사 조절부를 구비함으로써, 반도체 칩과 인쇄회로기판의 양 접촉면이 상호 경사지게 배치된 상태에서 실장되어 발생하는 오차 요인을 제거할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 : 칩 흡착유닛
110 : 흡착부
120 : 승강구동부
200 : 기판 지지플레이트
300 : 칩 이송유닛
400 : 기판 구동유닛

Claims (4)

1. 반도체 칩을 인쇄회로기판에 본딩하기 위하여, 초기위치에서 상기 반도체 칩을 흡착하며 상기 반도체 칩이 상기 인쇄회로기판에 실장되는 실장위치에서 상기 반도체 칩의 흡착을 해제하는 칩 흡착유닛과, 상기 칩 흡착유닛의 초기위치로부터 이격되게 배치되며 상기 인쇄회로기판을 지지하는 기판 지지플레이트와, 상기 칩 흡착유닛을 이송시키는 칩 이송유닛과, 상기 기판 지지플레이트를 이송 또는 회전시키는 기판 구동유닛을 포함하는 반도체 칩 본딩장치에 있어서,
   상기 기판 구동유닛은, 상기 인쇄회로기판을 상기 실장위치로 이송시키기 위하여 상기 기판 지지플레이트를 수평 방향으로 이송시키는 제1구동부; 및 상기 제1구동부에 결합되고, 상기 인쇄회로기판의 정렬마크의 정보를 이용하여 상기 실장위치에서 상기 인쇄회로기판을 정렬된 상태로 위치 조정하기 위하여 상기 기판 지지플레이트를 수평 방향으로 이송 또는 수평 방향과 교차하는 방향을 중심으로 회전시키는 제2구동부;를 포함하고,
   상기 반도체 칩과 상기 인쇄회로기판의 양 접촉면이 상호 평행한 상태에서 상기 반도체 칩이 상기 인쇄회로기판에 실장될 수 있도록, 상기 기판 지지플레이트의 경사를 조절하는 경사 조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 본딩장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 칩 흡착유닛은,
   상기 반도체 칩을 흡착하는 흡착부와, 상기 흡착부를 상하로 이동시키는 승강구동부와, 상기 흡착부를 회전시키기 위한 회전구동부를 포함하고,
   상기 승강구동부는,
   고정자와, 상기 고정자에 대하여 상대이동하며 상기 흡착부가 고정되게 설치되는 이동자를 구비하는 샤프트형 리니어 모터(shaft linear motor); 및
   상기 고정자와 상기 이동자를 상호 가까워지는 방향으로 탄성 복귀시키는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 본딩장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 흡착부는,
   상기 반도체 칩과 접촉하는 제1부재와, 상기 제1부재와 이격되게 결합되는 제2부재와, 상기 제1부재와 상기 제2부재 사이의 국소적인 위치에서 상기 제1부재와 상기 제2부재의 간격을 조절하는 간격 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 본딩장치.
4. 삭제

Images