KR101126762B1

KR101126762B1 - 플립칩 본딩헤드

Info

Publication number: KR101126762B1
Application number: KR1020060009858A
Authority: KR
Inventors: 김종원
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2012-03-29
Also published as: KR20070079269A

Abstract

플립칩 본딩헤드는 레이저가 출사되는 헤드몸체와, 상기 헤드몸체에서 출사되는 레이저가 기판과 반도체 칩이 접합되는 접합영역으로 조사되도록 가이드 하는 툴 팁 및, 상기 툴 팁을 상기 헤드몸체에 고정시키는 고정커버를 포함한다.

플립칩, 본딩헤드, 본드, 레이저, 툴 팁, 고정커버

Description

플립칩 본딩헤드{FLIP CHIP BONDING HEAD}

도 1은 종래의 플립칩 본딩헤드를 보인 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 본딩헤드를 보인 정면도.

도 3은 도 2의 분해사시도.

도 4는 도 2의 분해단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립칩 본딩헤드를 보인 분해 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 본딩헤드 11, 41: 체결부

10: 헤드몸체 20: 마운트

30: 툴 팁 40: 고정커버

본 발명은 플립칩 본딩헤드에 관한 것으로서, 더 상세하게는 플립칩 본딩장치의 본딩헤드에서 출사되는 레이저가 기판과 반도체 칩이 접합되는 접합영역으로 조사되도록 가이드 하는 툴 팁의 설치 및 교체가 용이하게 한 플립칩 본딩헤드에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 패키지 공정은 웨이퍼 제조공정을 거쳐 완성된 웨이퍼를 각각의 칩으로 분리되도록 절단한다. 그리고 절단된 칩을 리드프레임에 접착한다. 이후 접착된 상태의 칩의 단자와 리드프레임의 내부리드를 와이어로 연결한다. 그리고 칩을 보호하기 위해 합성수지 또는 세라믹으로 몰딩한 후 리드프레임의 외부 리드를 절단하여 반도체 소자 패키지공정이 완료된다.

그런데 최근에는 상기한 와이어 본딩(Wire Bonding)방식으로는 경박단소화 및 다핀화되고 있는 추세에 한계가 있어, 플립칩 본딩이라고 하는 솔더범프(Solder Bump) 방식으로 패키징 한다.

즉, 솔더범프 방식이란, 반도체 칩의 입출력 단자인 패드(Pad) 위에 별도의 솔더범프를 형성시킨 다음 이 반도체 칩을 뒤집어서 리드프레임이나 서킷 테이프(Circuit Tape)의 회로패턴(Pattern)에 직접 붙이는 방식이다.

여기서 플립칩 본딩 방식은 크게 열압착 방식과, 레이저(Laser)압착 방식 등으로 구분된다. 이때, 열압착 방식은 칩에 마련된 솔더범프와 기판의 솔더범프를 대향하게 한 후 칩을 가압하면서 솔더범프와 기판의 솔더범프 사이에 배열된 접합물질을 녹는점 까지 가열되도록 칩의 후면에서 칩을 가열하는 방식이다.

그리고 레이저압착 방식은 열압착 방식에서 칩을 가열하는 열원으로 레이저를 이용하여 칩의 후면에서 칩을 가열하는 방식이다.

특히 레이저압착 방식은 공급되는 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지 상에 안착시킨 후 웨이퍼상의 각각 분할된 칩을 픽업유닛에서 픽업하여 상하 및 전후좌우 그리고 회전하면서 칩을 본딩헤드에 공급한다.

그러면 본딩헤드는 칩을 비젼을 통해서 칩의 상태를 검사한 후 기판의 본딩 위치에 대향하게 배치한 후 칩의 후방에서 레이저로 가열하여 본딩하게 된다. 이때 레이저가 접합영역이 아닌 위치에 조사되면 기판과 칩에 손상을 주기 때문에 기판과 반도체 칩이 접합되는 접합영역으로만 조사되도록 가이드 하는 툴 팁이 설치된다.

그런데 기판에 본딩되는 칩은 종류가 다양하고 크기 또한 다양하므로 각각의 칩에 따라 조사영역을 달리하여야 함으로 툴 팁을 기판에 본딩되는 칩의 종류에 따라 교체되어야 한다.

여기서 도 1에 도시한 바와 같이 툴 팁(3)을 교체하기 위해 분리할 경우에는 본딩헤드 몸체(1)에서 툴 팁(3)이 고정된 마운트(2)를 분리한 후, 마운트(2)에서 툴 팁(3)을 분리하게 된다. 그리고 툴 팁(3)을 조립할 경우에는 툴 팁(3)을 마운트(2)에 고정한 후 툴 팁(3)이 고정 마운트(2)를 본딩헤드 몸체(1)에 고정하게 된다.

그런데 툴 팁(3)을 교체하기 위해 마운트(2)와 툴 팁(3)을 고정하는 다수의 볼트(4)를 풀어 분리한 후 다시 조여 조립하여야 함으로 교체시간이 많이 걸리는 문제가 있다.

또한, 볼트(4)를 풀고, 조이기 위해서는 해당하는 별도의 공구를 사용하여야 함으로 해당하는 공구가 없으면 교체가 불가능 하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 플립칩 본딩장치의 본딩헤드에서 툴 팁의 설치 및 교체시간을 줄일 수 있도록 고정커버를 포함하는 플 립칩 본딩헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 별도의 공구를 사용하지 않고도 툴 팁을 설치 및 교체할 수 있도록 한 플립칩 본딩헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플립칩 본딩헤드는 레이저가 출사되는 헤드몸체와, 상기 헤드몸체에서 출사되는 레이저가 기판과 반도체 칩이 접합되는 접합영역으로 조사되도록 가이드 하는 툴 팁 및, 상기 툴 팁을 상기 헤드몸체에 고정시키는 고정커버를 포함한다.

여기서, 상기 고정커버는 상기 헤드몸체에 나사 결합하여 상기 툴 팁을 고정하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 헤드몸체에는 상기 툴 팁을 고정하는 마운트를 포함하며,

상기 고정커버는 상기 헤드몸체에 상기 마운트를 고정하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 본딩헤드를 보인 정면도이다. 그리고 도 3은 도 2의 분해사시도이며, 도 4는 도 2의 분해단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 플립칩 본딩헤드(100)는 헤드 몸체(10)와, 헤드몸체(10)에 결합하는 마운트(20)와, 마운트(20)에 결합하는 툴 팁(30)과, 마운트(20) 및, 툴 팁(30)을 헤드몸체(10)에 고정하는 고정커버(40)로 구성된다.

즉, 헤드몸체(10)에 마운트(20), 툴 팁(30), 고정커버(40) 순으로 하부에 적층 결합되며, 하단의 고정커버(40)가 마운트(20), 툴 팁(30)이 적층된 상태로 헤드몸체(10)에 고정한다. 여기서 마운트(20)는 툴 팁(30)과 일체로 마련될 수 있고, 마운트(20)를 제외하고 툴 팁(30)만이 적층된 상태로 헤드몸체(10)에 고정될 수 있다.

헤드몸체(10)는 단부 외주에 고정커버(40)가 고정될 수 있도록 체결부(11)가 형성된다. 그리고 고정커버(40)의 내주에 체결부(41)가 형성된다. 여기서 체결부(11, 41)는 나선을 형성하여 마운트(20) 및 툴 팁(30)을 헤드몸체(10)에 나사 결합하여 고정한다.

그리고 헤드몸체(10)는 마운트(20)를 결합할 경우 위치를 가이드 하는 결합 홀(12)이 형성된다. 또한, 헤드몸체(10)의 결합 홀(12)에 삽입되어 결합될 수 있도록 마운트(20)에는 제1결합 핀(21)이 형성된다.

그래서 헤드몸체(10)에 마운트(20)를 결합할 때 결합 홀(12)에 제1결합 핀(21)이 삽입되어 결합된다.

여기서, 마운트(20)는 원형판상으로 마련되며, 상부에 상기한 제1결합 핀(21)이 형성된다. 그리고 하부에는 툴 팁(30)을 고정할 수 있도록 제2결합 핀(22)이 형성된다. 또한, 중앙에는 헤드몸체(10)에서 출사되는 레이저 빔이 통과될 수 있도록 상하로 관통된 레이저 빔 통과 홀(23)이 형성된다.

한편, 툴 팁(30)은 상부에 제 2결합 핀(22)이 삽입되어 결합되는 결합 홀(31)이 형성되어 툴 팁(30)을 마운트(20)에 고정한다. 이때 툴 팁(30)을 고정하기 위해서는 볼트 또는 나사 등의 체결부재로 고정할 수 있다.

그리고 중앙에는 상기 헤드몸체(10)에 형성된 통과 홀(23)을 통과한 레이저 빔이 기판과 반도체 칩이 접합되는 접합영역으로 조사되도록 가이드 하는 가이드 홀(32)이 형성된다.

여기서 가이드 홀(32)은 통과 홀(23)과 연통되어 레이져 빔이 통과한다. 그리고 가이드 홀(32)의 크기 및 형상은 반도체 칩이 접합되는 접합영역으로 조사되도록 반도체 칩에 따라 다르게 형성된다.

고정커버(40)는 중앙이 관통되어 헤드몸체(10)에서 출사되는 레이저 빔이 통과 되도록 하고, 내주에 체결부(41)가 형성된다. 그리고 하단부에는 걸림 턱(42)이 형성되어 마운트(20)의 외주 테두리(21)를 걸어 헤드몸체(10)에 고정한다.

또한, 고정커버(40)의 외주에는 손으로 파지하고 회동할 경우 미끄러지는 것을 방지하는 미끄럼 방지부(43)가 형성되는 것이 바람직하다. 이때 미끄럼 방지부(43)는 외주를 따라 요철이 형성된다. 또한, 미끄럼 방지부(43)는 다수의 돌기 및 홈이 배열되거나, 외주에 손잡이가 설치될 수 있다.

그리고 마운트(20)와 툴 팁(30)의 직경은 고정커버(40)의 내경보다 작게 형성된다. 또한, 툴 팁(30)은 마운트(20)가 일체로 형성될 수 있다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 본딩헤드의 툴 팁 교체에 따른 작용 을 도 3 내지 도 4를 참고하여 설명한다. 여기서 설명되는 툴 팁(30)의 교체는 툴 팁(30)이 설치된 상태에서 툴 팁(30)을 교체하는 것을 설명한다.

먼저 고정커버(40)를 손으로 파지하고 회동시킨다. 이때 외주에 형성된 미끄럼 방지부(43)에 의해 미끄럼이 방지된 상태로 회동시킬 수 있다. 그리고 고정커버(40)를 회동함에 따라 나선이 풀리면서 헤드몸체(10)에서 고정커버(40)를 쉽게 분리시킬 수 있다.

여기서, 고정커버(40)의 분리와 동시에 마운트(20)와 툴 팁(30)이 결합된 상태로 분리된다.

이후 마운트(20)에 툴 팁(30)을 고정하는 체결부재를 풀어 마운트(20)에서 툴 팁(30)을 분리함으로서 분리가 완료된다. 이후 마운트(20)에 새롭게 교체될 툴 팁(30)을 체결부재로 고정한다.

이후 마운트(20)를 헤드몸체(10)와 고정커버(40)사이에 위치시킨 후 마운트(20)의 제1결합 핀(21)을 헤드몸체(10)의 결합 홀(12)에 삽입하여 위치를 정한다.

이후 고정커버(40)를 파지하고 회동시켜 헤드몸체(10)의 체결부(11)에 고정커버(40)의 체결부(41)가 나선 결합한다. 그리고 고정커버(40)의 고정과 함께 마운트(20) 및 툴 팁(30)을 고정한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립칩 본딩헤드를 보인 분해 사시도이다. 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 플립칩 본딩헤드의 다른 실시예는 일실시예와 동일한 구성은 동일 부호를 사용하고, 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

따라서 다른 실시예에 따른 플립칩 본딩헤드는 헤드몸체(10)에 고정커버(40)를 끼움 결합한다.

즉, 헤드몸체(10)의 단부 외주에 체결 홈(13)을 형성하고, 고정커버(40)의 내주에는 체결 돌기(44)를 각각 형성하여 체결 홈(13)이 체결돌기(44)에 끼움 고정된다. 여기서 체결 홈(13)과 체결 돌기(44)는 고정커버(40)와 헤드몸체(10)에 각각 마련될 수 있다.

이때 체결 홈(13)은 헤드몸체(10)의 형성하되 고정커버(40)의 체결돌기(44)를 가이드 하여 고정할 수 있도록 캠 형태로 마련될 수 있다.

이상에서 본 발명의 플립칩 본딩헤드에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이다.

상술한 바와 같이 툴 팁을 고정하는 고정커버를 포함하여 구성된 플립칩 본딩헤드는 툴 팁을 고정커버에 의해 손으로 설치 및 교체할 수 있도록 함으로서 설치 및 교체시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 손으로 풀고 조일 수 있도록 함으로서 별도의 공구를 사용하지 않고도 툴 팁의 설치 및 교체를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

레이저가 출사되는 헤드몸체;

상기 헤드몸체에서 출사되는 레이저가 기판과 반도체 칩이 접합되는 접합영역으로 조사되도록 가이드 하는 툴 팁; 및,

상기 툴 팁을 상기 헤드몸체에 고정시키는 고정커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩헤드.
제1항에 있어서,

상기 고정커버는 상기 헤드몸체에 나사 결합하여 상기 툴 팁을 고정하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩헤드.
제1항에 있어서,

상기 헤드몸체에는 상기 툴 팁을 고정하는 마운트를 포함하며,

상기 고정커버는 상기 헤드몸체에 상기 마운트를 고정하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩헤드.