KR101228334B1

KR101228334B1 - 반도체 패키지 가공시스템

Info

Publication number: KR101228334B1
Application number: KR1020100013807A
Authority: KR
Inventors: 문병관; 유성만
Original assignee: 한미반도체 주식회사
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2013-01-31
Also published as: TWI500097B; TW201036094A; WO2010095899A3; KR20100096009A; WO2010095899A2

Abstract

본 발명은 패키지 온 패키지(Package on Package;PoP)를 제조하기 위하여 패키지 상면에 레이저 드릴링 가공을 하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 패키지 온 패키지 타입의 적층형 패키지 어셈블리 제조를 위하여 패키지 상면에 대한 레이저 드릴링 가공을 효율적으로 수행할 수 있고, 레이저 가공으로 인한 패키지 상면의 오염을 효과적으로 제거할 수 있으며, 레이저 가공과 세척 공정을 연계하는 자동화 개념을 도입한 새로운 레이아웃 형태의 가공시스템을 구현함으로써, 단위시간당 패키지 가공 처리속도(Unit Per Hour;UPH)를 높일 수 있는 등 전체적인 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 반도체 패키지 가공 시스템을 제공한다.

Description

반도체 패키지 가공시스템{System for manufacturing semiconductor package}

본 발명은 패키지 온 패키지(Package on Package;PoP)를 제조하기 위하여 패키지 상면에 레이저 드릴링 가공을 하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 이동전화, 이동 계산기와 같은 휴대 가능한 전자 제품들은 최저의 생산원가 및 한정된 공간하에서 더 좋은 기능들 및 성능을 요구하고 있으며, 최소한의 두께 및 최소한의 무게를 요구하고 있다.

여러 제품들 중에서 가령, 호출기, 휴대가능한 전화, 개인 컴퓨터와 같은 디바이스들에서는 마운팅 공간이 제한되거나, 또는 마운팅 공간에 대한 수요가 많을 수도 있다.

이러한 점으로 인해 해당 산업에서는 개별 반도체 칩 또는 패키지의 공간이용을 향상시키기 위해 칩들을 적층하거나 또는 다이 패키지들(die packages)을 적층하여 적층형 패키지 어셈블리(stacked package assembly)를 제조해오고 있다.

이러한 적층형 패키지 어셈블리들은 최소한의 공간과 두께를 갖는 어셈블리 내에서 매우 높은 정도의 통합된 기능이 제공될 필요가 있는 제품들에 적용되고 있다.

상기 적층형 패키지 어셈블리에서 패키지들 간의 적층 즉, Z축-상호연결은 생산 가능성, 디자인 유연성 및 생산 원가의 측면에서 봤을 때, 매우 중요한 기술이다.

상기 적층형 패키지 어셈블리는 칩들 및 패키지들을 적층하고, 와이어 본드(wire bonds), 솔더 볼(solder balls), 또는 플립 칩(flip chip) 상호연결을 이용하여 이들을 Z-축 방향으로 연결함으로써, 칩들 및 패키지들을 한정된 공간에 집적할 수 있다.

상기 적층형 패키지 어셈블리들은 일반적으로 2개의 범주에 속하는 바, 하나는 패키지 온 패키지(Package on Package;PoP) 어셈블리라고 지칭되며, 다른 하나는 패키지 인 패키지(Package in Package;PiP) 어셈블리라고 지칭된다.

본 발명에서는 적층형 패키지 어셈블리 중에서 패키지 온 패키지 어셈블리를 채택하고, 이 패키지 온 패키지 어셈블리를 제조하기 위하여 패키지 상면을 레이저로 드릴링하여 몰드 속에 은폐되어 있는 솔더볼을 노출시킴으로써 패키지들 간의 적층 즉, Z축 적층이 가능해지도록 하기 위하여 레이저로 패키지 상면을 드릴링 가공하고 세척하는 공정을 수행하는 반도체 제조 설비를 그 안출의 대상으로 한다.

본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 패키지 온 패키지 타입의 적층형 패키지 어셈블리 제조를 위하여 패키지 상면에 대한 레이저 드릴링 가공을 효율적으로 수행할 수 있고, 레이저 가공으로 인한 패키지 상면의 오염을 효과적으로 제거할 수 있으며, 레이저 가공과 세척 공정을 연계하는 자동화 개념을 도입한 새로운 레이아웃 형태의 가공시스템을 구현함으로써, 단위시간당 패키지 가공 처리속도(Unit Per Hour;UPH)를 높일 수 있는 등 전체적인 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 반도체 패키지 가공 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 반도체 패키지 가공 시스템은 가공을 위한 자재를 가공 공정으로 로딩하는 온로더, 가공을 위한 자재를 탑재한 후 가공 영역 안과 밖으로 이송시키는 척테이블 유닛, 가공 영역 내에 배치되어 자재에 대한 레이저 드릴링 가공을 수행하는 레이저 유닛, 가공을 마친 자재에 붙어 있는 오염물질을 제거하는 클리닝 유닛, 가공이 완료되고 세척까지 마친 자재를 공정 외부로 언로딩하는 오프로더, 상기 온로더, 척테이블 유닛, 클리닝 유닛 및 오프로더 사이를 오가면서 자재를 픽업하여 이송하는 픽커 유닛 등을 포함하는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 척테이블 유닛의 경우에는 자재를 하방에서 지지하는 척테이블과, 이 척테이블의 Y축 방향 이동을 위한 제1이송부재와, 상기 척테이블 및 제1이송부재의 X축 방향 이동을 위한 가동블럭을 포함하며, 상기 척테이블과 이송부재를 4열로 배치시켜 2열씩 교대로 자재를 실어나르도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 레이저 유닛의 경우에는 2개의 레이저 가공기를 구비한 듀얼 타입을 채택하고, 상기 척테이블이 상기 가동블럭에 의해 X축 방향으로 위치를 옮겨감에 따라 2곳의 자재에 대한 레이저 가공을 동시에 수행할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반도체 패키지 가공 시스템은 자재의 오염을 제거하기 위해 초음파를 이용하여 자재를 딥핑하는 방식으로 세척하는 초음파 세척기와, 이유체를 자재의 상면에 분사하는 방식으로 세척하는 이유체 노즐 세척기와, 열풍 분사 방식으로 자재를 건조하는 건조유닛으로 구성되는 클리닝 유닛을 포함할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 반도체 패키지 가공 시스템은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 로딩에서부터 레이저 가공 및 세척 과정을 거쳐 언로딩되기 까지의 전체적인 공정이 연계적으로 수행되는 자동화 공정으로 이루어져 단위시간당 패키지 가공 처리속도를 향상시킬 수 있으며, 결국 설비의 전체적인 생산량을 높일 수 있다.

둘째, 가공시 4개의 척테이블 유닛이 조성하는 2곳의 작업영역을 2개의 레이저 유닛이 레이저 가공을 수행하는 시스템으로 이루어져 있으므로, 레이저 가공 작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

셋째, 세척시 초음파를 이용한 세척과 이유체 노즐을 이용한 세척을 병행함으로써, 레이저 가공 후 패키지 상면에 붙어 있는 각종 오염물질을 완벽하게 제거할 수 있는 등 세척 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템의 전체적인 레이아웃을 나타내는 개략도
도 2a,2b,2c,2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템에서 초음파 세척기의 작동과정을 나타내는 개략도
도 3a,3b,3c,3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템에서 이유체 노즐 세척기의 작동과정을 나타내는 개략도
도 4a,4b,4c,4d,4e,4f,4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템의 작동과정을 나타내는 개략도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템의 전체적인 레이아웃을 나타내는 개략도
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템에서 초음파 세척기의 작동과정을 나타내는 개략도
도 7은 도 5의 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템에서 이유체 노즐 세척기의 작동과정을 나타내는 개략도
도 8은 도 5의 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템에서 듀얼 타입의 레이저 가공기를 나타내는 측면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템의 전체적인 레이아웃을 나타내는 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 패키지 가공 시스템은 가공을 위한 자재를 가공 공정으로 로딩하는 온로더(10), 가공 완료 후 자재를 공정 외부로 언로딩하는 오프로더(14), 가공을 위하여 자재를 가공 영역 안으로 이송시키거나 가공을 마친 자재를 가공 영역 밖으로 이송시키는 척테이블 유닛(11), 실질적으로 자재에 대한 레이저 드릴링 가공을 수행하는 레이저 유닛(12), 가공을 마친 자재를 깨끗하게 세척하고 건조하여 오염물질을 제거하는 클리닝 유닛(13), 상기 온로더(10), 척테이블 유닛(11), 클리닝 유닛(12) 및 오프로더(14) 사이를 오가면서 자재를 픽업하여 이송하는 픽커 유닛(15) 등을 포함하는 형태로 이루어진다.

상기 온로더(10)에는 다수의 자재, 예를 들면 스트립 형태의 반도체 자재를 탑재한 매거진이 다수개 구비된다. 즉, 레이저 가공을 위한 다수의 자재가 카세트 매거진 형식으로 적층되어 다수개 구비될 수 있다.

그리고, 상기 온로더(10)에는 카세트 매거진을 이송시키기 위한 이송수단이 구비되며, 이때의 이송수단은 여러가지 방식이 적용될 수 있지만, 바람직하게는 벨트구동으로 이루어질 수 있다.

여기서, 자재의 로딩을 위한 카세트 매거진은 층 구조로 진행시키는 것이 바람직하다.

예를 들면, 하층에는 자재가 들어있는 카세트 매거진이 배치되고, 이송수단을 이용하여 진행시키면서 엘리베이터 형식으로 자재를 다 공급하고 난 후, 빈 카세트 매거진은 상층으로 배출되도록 할 수 있다.

상기 온로더(10)에는 카세트 매거진 내의 자재를 밀어내기 위한 푸셔(33)가 구비된다.

상기 푸셔(33)는 카세트 매거진 내에 적재된 자재를 일측으로 밀어 자재 진행방향의 앞쪽에 위치되어 있는 레일(34)상에 안착되도록 하는 역할을 한다.

그리고, 상기 푸셔(33)의 앞쪽에는 그립퍼(35)가 마련되는데, 이 그립퍼(35)는 푸셔(33)와 마주하도록 위치되어, 푸셔(33)가 레일(34)이 있는 방향으로 자재의 일측을 밀면, 그립퍼(35)는 자재의 타측을 파지하여 잡아당겨 자재의 이송이 용이하도록 하는 역할을 한다.

한편, 상기 온로더(10)로부터 X축 방향으로 인접한 위치에 척테이블 유닛(11)이 마련된다.

상기 척테이블 유닛(11)은 레이저 가공 중 자재를 안정적으로 잡아주는 역할을 수행함과 아울러, 자재를 안착시킨 상태에서 레이저 가공이 진행되고 있는 작업 영역으로 자재를 투입하거나, 또는 레이저 가공을 마친 자재를 작업 영역 밖으로 빼내는 역할을 한다.

이를 위하여, 상기 척테이블 유닛(11)은 자재를 하방에서 지지하는 척테이블(16)과, 상기 척테이블(16)을 Y축 방향으로 이동시켜주는 제1이송부재(17)와, 상기 척테이블(16)을 X축 방향으로 이동시켜주는 가동블럭(47)을 포함하여 구성된다.

물론, 상기 가동블럭(47)은 무빙하면서 제1이송부재(17)을 이동시켜 제1이송부재(17)와 함께 척테이블(16)을 X축 방향으로 이동시키는 구성부로, 가동블럭(47)에 의해 제1이송부재(17)가 X축 방향으로 이동됨에 따라 척테이블(16)의 위치가 X축 방향으로 이동될 수 있는 것이다.

상기 척테이블(16)은 자재의 상면이 후술하는 레이저 가공기(18)에 의해 가공될 때 자재를 하방에서 고정하고 지지하는 역할을 한다.

이러한 척테이블(16)은 당업자의 수준에서 어느 종류를 채용하더라도 상관없다.

상기 제1이송부재(17)는 Y축 방향을 따라 길게 뻗어 있는 형태로 설치되며, 이렇게 설치되는 제1이송부재(17) 위에 척테이블(16)이 놓여질 수 있고, 이에 따라 척테이블(16)은 자재와 함께 Y축 방향으로 이동할 수 있다.

여기서, 상기 제1이송부재(17)는 척테이블(16)을 이동가능하게 하는 구성이라면 어떤 구성이라도 적용가능하며, 예를 들면 제1이송부재(17)는 내부에 스크류 축이 마련되고 여기에 척테이블이 전동가능한 구조로 조합되는 형태를 적용할 수 있고, LM 유니트 형식의 것을 적용할 수도 있다.

이러한 척테이블 유닛(11)은 여러 개로 구성될 수 있으며, 각각의 척테이블 유닛(11)은 Y축 방향을 따라 평행하게 배열되도록 구성된다.

본 발명의 일 실시예에서는 척테이블 유닛(11)이 4개로 구성된다.

이렇게 4개의 척테이블 유닛(11), 즉 4열로 나란하게 배치되는 척테이블(16) 및 제1이송부재(17)는 자재의 이송시 2열씩 교대로 자재를 실어나르도록 되어 있다.

예를 들면, 두번째와 네번째의 2열에 자재가 놓여지면, 이때의 2열이 먼저 자재를 가지고 작업 영역으로 진입하고, 계속해서 첫번째 및 세번째의 2열에 자재가 놓여지면 이때의 2열이 그 다음 순서로 자재를 가지고 작업 영역으로 들어간다.

이렇게 척테이블 유닛(11)은 2열씩 번갈아가면서 교대로 자재를 이송시키고, 작업 영역 내에서는 2열씩에 대한 레이저 가공이 이루어지게 된다.

상기 제1이송부재(17)의 일측 상방에는 레이저 유닛(12)이 마련되고, 이때의 레이저 유닛(12)은 척테이블(16)상에 놓여진 자재에 대한 레이저 드릴링을 수행하는 역할을 한다.

이러한 레이저 유닛(12)은 여러 개가 구비될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예는 2개의 레이저 가공기(18)가 구비되어 있는 듀얼 타입으로 이루어져 있다.

상기 2개의 레이저 가공기(18)는 도 1에 도시한 바와 같이 두번째 열의 제1이송부재(17)와 네번째 열의 제1이송부재(17)의 상부에 위치할 수 있다.

물론, 상기 2개의 레이저 가공기(18)는 첫번째 열의 제1이송부재(17)와 세번째 열의 제1이송부재(17)의 상부에 위치할 수도 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 가동블럭(47)은 무빙하면서 척테이블(16)을 X축 방향으로 이동시켜주는 구성부이므로 가동블럭(47)에 의해 척테이블(16)이 X축 방향으로 이동되면서 위치가 고정된 상태의 레이저 가공기(18)와의 상대 위치가 바뀌어 자재에 대한 레이저 가공을 수행할 수 있다. 그러나, 상기 레이저 가공기(18)가 X축 방향으로 위치를 옮겨가면서 자재에 대한 레이저 가공을 수행할 수도 있다.

예를 들면, 상기 2개의 레이저 가공기(18)는 먼저 두번째 및 네번째의 2열에 위치하는 자재를 동시에 가공할 수 있고, 그 다음 X축 방향으로 위치를 옮겨 첫번째 및 세번째의 2열에 위치하는 자재를 동시에 가공할 수도 있다.

상기 레이저 가공기(18)가 갖는 빔 조사부(미도시)는 빔 조사각도를 조절할 수 있도록 되어 있고, 이에 따라 빔 조사각도를 바꾸어가면서 자재의 1열에 있는 다수 곳의 가공부위를 모두 커버할 수 있다.

그리고, 상기 제2이송부재(19)의 일측 상부에는 비전 유닛(32)이 마련된다.

상기 비전 유닛(32)에는 제1이송부재(17)의 척테이블(16)상의 자재가 안착된 위치를 감지하는 제2비전(30)이 구비된다.

상기 제2비전(30)은 제2이송부재(19)에 의해 X축 방향으로 위치 이동이 가능하다.

상기 제2비전(30)은 레이저 가공 전에 자재의 위치 상태 등과 같은 얼라인 검사를 수행할 수 있도록 마련되고, 이때의 제2비전(30)으로부터 제공되는 자재 얼라인 정보를 통해 자재의 각 가공부위에 대한 레이저 가공이 이루어질 수 있다.

즉, 상기 제2비전(30)은 자재의 얼라인을 감지하여 레이저 유닛(12)의 제어부(미도시)로 전송하여, 상기 레이저 가공기(18)의 빔 조사부 조사각도를 조절하도록 한다.

한편, 상기 척테이블 유닛(11)의 X축 방향으로 인접한 위치에 클리닝 유닛(13)과 건조유닛(22)이 마련된다.

상기 클리닝 유닛(13)은 초음파를 이용하여 세척하는 초음파 세척기(20)와, 이유체를 분사하여 세척하는 이유체 노즐 세척기(21)로 구성되며, 건조유닛(22)은 히터를 내장한 건조블럭(40)과 열풍을 분사하는 드라이기(41)로 구성된다.

이러한 초음파 세척기(20), 이유체 노즐 세척기(21) 및 건조유닛(22)은 X축 방향을 따라 차례로 배치되고, 자재는 각각의 세척 또는 건조 공정을 차례로 거치면서 오염이 제거될 수 있다.

상기 초음파 세척기(20)는 물 속에 딥핑한 자재에 대해 초음파를 발생시켜 자재에 뭍어 있는 오염물질을 제거하는 수단으로서, 오염물질이 초음파 세척 동안 공동현상(cavitation) 때문에 매우 잘 세척될 수 있다.

이러한 초음파 세척기(20)는, 도 2a 내지 도 2d에 도시한 바와 같이, 수조(23)에 일정량의 유체가 채워지고, 상기 수조(23)의 상부에는 실린더 로드에 의해 지지되면서 180°회전가능한 제1테이블(24)이 설치되며, 상기 제1테이블(24)의 하부에는 회전축(36)상에 지지되는 실린더(25)가 설치되는 형태로 이루어져 있다.

상기 제1테이블(24)은 자재를 흡착 고정시켜주는 부분이고, 상기 실린더(25)는 제1테이블(24)을 상하 이동시켜 자재를 받도록 하고 또 자재를 유체 속에 들어가도록 해주는 역할을 한다.

여기서, 상기 회전축(36)은 공지의 모터 등과 같은 액추에이터(37)에 연결시켜 회전 동작하도록 할 수 있다.

그리고, 초음파 세척 효과를 높이기 위한 주파수는 20～150kHz 사이의 범위가 적당하고, 유체의 온도는 향상된 세척 결과를 가져오기 때문에 20℃ 이상의 온도가 바람직하다.

초음파 세척 공정이 수행되는 유체는 기본적으로 물로 구성되고, 여기에 하나 또는 그 이상의 계면 활성제 등이 포함될 수 있다.

따라서, 픽커(45)로부터 자재(100)를 건네받은 제1테이블(24)은 액추에이터(37)의 작동에 의해 회전축(36)을 중심으로 180°회전하고, 계속해서 실린더(25)의 작동에 의해 유체 속에 잠기게 되므로서, 테이블상의 자재 또한 유체 속에 위치되고, 이 상태에서 초음파 발생기(미도시)가 가동되면서 자재에 대한 초음파 세척 공정이 이루어질 수 있다.

세척을 위하여 자재를 상기 제1테이블(24) 위에 안착시키는 방식은, 위와 같이 제1테이블이 실린더(25)에 의해 상하로 이동하여 픽커(45)로부터 자재를 건네받도록 하는 것이 가능하나, 통상 픽커(45) 자체가 자재를 픽업 후 상하로 이동하면서 로딩 또는 언로딩할 수 있는 구성부이므로, 제1테이블(24)의 상하 이동 대신, 상기 픽커(45)가 하강하여 픽업된 자재를 제1테이블(24) 위로 안착시키고, 세척 후에는 픽커(45)가 자재를 다시 픽업하여 들어올리도록 하는 것이 가능하다.

상기 이유체 노즐 세척기(21)는 자재의 상면에 이유체를 분사하는 방식으로 자재에 뭍어 있는 오염물질을 제거하는 수단이다.

이를 위하여, 상기 이유체 노즐 세척기(21)는, 도 3a 내지 도 3d에 도시한 바와 같이, 외부와 차단되는 소정의 공간을 조성하는 챔버(26)의 내부에는 이유체 노즐(28)이 설치되고, 상기 챔버(26)의 천정부에는 천정 일부를 구성하면서 180°회전가능한 제2테이블(27)이 회전가능한 구조로 설치되는 형태로 이루어진다.

상기 제2테이블(27)은 자재를 고정시켜주며 안착된 자재와 함께 회전되어 자재를 챔버(26)의 내외측으로 위치시켜주는 수단이고, 상기 이유체 노즐(28)은 챔버(26)의 내부에 설치되어 아래를 바라보고 있는 자재의 상면에 이유체를 분사하는 수단이다.

그리고, 상기 제2테이블(27)의 회전시 틈새의 기밀을 유지하기 위하여 챔버(26)와 제2테이블(27) 간의 경계면에는 러버체(38)가 틈새를 가려주는 형태로 설치된다.

상기 이유체 노즐(28)은 기체와 액체가 노즐 내부에서 혼합하여 분사함으로써 미세한 물방울을 만드는 내부 혼합형의 것을 적용할 수 있고, 이때의 분사각도는 10～120°사이의 것이 좋으며, 1개 이상이 배치되어 사용될 수 있다.

이렇게 이유체 노즐(two fluid nozzle)을 사용하여 물과 공기를 자재의 상면에 분사함으로써, 레이저 가공부위의 구석구석까지 강한 압력의 미세한 이유체가 도달할 수 있고, 결국 자재의 오염을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

따라서, 픽커(46)로부터 자재(100)를 건네받은 제2테이블(27)은 액추에이터(미도시)의 작동에 의해 회전축을 중심으로 180°회전하고, 이에 따라 제2테이블(27)에 고정되어 있는 자재는 챔버(26)의 내측으로 위치되고, 이 상태에서 이유체 노즐(28)에서 이유체가 분사되면서 자재에 대한 이유체 세척 공정이 이루어질 수 있다.

상기 건조유닛(22)은 히터를 내장한 건조블럭과 열풍 분사하는 드라이기를 이용하여 두 차례의 세척을 마친 자재를 건조시켜주는 수단이다.

이러한 건조유닛(22)은 Y축 방향으로 길게 연장되는 형태로 배치되는 제3이송부재(39)와, 자재를 안착 고정시켜주고 상기 제3이송부재(39)를 따라 이동가능한 건조블럭(40)과, 상기 제3이송부재(39)의 일측 상부에 배치되어 열풍을 분사하는 드라이기(41)를 포함한다.

여기서, 상기 건조블럭(40)은 히터를 내장하여 표면으로부터 열기가 나오는 것을 적용할 수 있고, 이에 따라 블럭측 열기와 윗쪽에서 분사되는 열풍에 의해 자재가 좀더 효과적으로 건조될 수 있다.

특히, 상기 건조유닛(22)에는 자재의 상태, 예를 들면 굿자재(정품)와 리젝자재(불량품) 여부를 최종 검사하는 제3비전(31)이 구비된다.

상기 제3비전(31)은 건조가 완료된 자재의 상면을 비전 카메라로 촬영하여, 볼이 잘 보이는지, 레이저 가공부위의 직경, 피치 등이 정확한지 등을 검사함으로써, 그 결과에 따라 후술하는 오프로더(14)에서 굿자재와 리젝자재로 구분하여 언로딩할 수 있다.

상기 온로더(10)의 반대편에는 오프로더(14)가 마련된다.

상기 오프로더(14)에는 가공이 완료된 자재가 다수개 적층되는 카세트 매거진이 다수개 구비된다.

그리고, 오프로더(14)에는 카세트 매거진을 이송시키기 위한 이송수단이 구비되며, 이때의 이송수단은 여러가지 방식이 적용될 수 있지만, 바람직하게는 벨트구동으로 이루어질 수 있다.

이러한 오프로더(14)에도 레일(34)과 푸셔(33)가 구비된다.

상기 푸셔(33)는 레일(34)상에 놓여진 자재의 일측을 빈 카세트 매거진 내에 밀어넣는 역할을 수행한다.

이때의 오프로더(14)의 경우에도 위의 온로더(10)와 마찬가지로 자재의 언로딩을 위한 카세트 매거진은 층 구조로 진행시키는 것이 바람직하다.

단, 하층에는 빈 카세트 매거진이 배치되고, 이송수단을 이용하여 진행시키면서 엘리베이터 형식으로 자재를 다 언로딩하고 난 후, 자재가 채워진 카세트 매거진은 상층으로 배출되도록 할 수 있다.

미설명 부호 42는 리젝 자재를 회수하는 리젝 소팅부를 나타낸다.

한편, 각 공정의 상부에는 X축 방향을 따라 나란하게 배치되어 자재를 각 공정별로 이송시켜주는 픽커 유닛(15)이 마련되고, 이 픽커 유닛(15)에 속해 있는 각 픽커들을 이동시켜주기 위한 이송레일(43)이 구비된다.

상기 픽커 유닛(15)은 다수개가 구비될 수 있고, 본 발명의 일 실시예에서는 3개의 픽커(44,45,46)가 사용된다.

이러한 픽커들은 온로더(10), 척테이블 유닛(11), 클리닝 유닛(13) 및 오프로더(14) 사이를 오가면서 자재를 픽업하고, 해당 공정 위치에 내려놓는 역할을 한다.

예를 들면, 제1픽커(44)는 온로더(10)의 레일(34)과 척테이블 유닛(11) 사이를 오가면서 온로더(10)에서 공급되는 자재를 척테이블(16)로 옮겨주는 역할을 하고, 제2픽커(45)는 척테이블 유닛(11)과 클리닝 유닛(13) 사이를 오가면서 가공을 마친 자재를 세척공정으로 옮겨주는 역할을 하며, 제3픽커(46)는 클리닝 유닛(13)과 오프로더(14) 사이를 오가면서 자재를 각 세척공정 또는 언로딩을 위한 레일상에 옮겨주는 역할을 한다.

또 다른 예로는, 제1픽커(44)는 온로더(10)의 레일(34)과 척테이블 유닛(11) 및 클리닝 유닛(11)의 초음파 세척기(20)사이를 오가면서 온로더(10)에서 공급되는 자재를 척테이블(16)로 옮겨주고 척테이블(16)의 자재를 초음파 세척기(20)로 옮겨주는 역할을 하고, 제2픽커(45)는 클리닝 유닛(13)과 건조유닛(22) 사이를 오가면서 가공을 마친 자재를 세척 및 건조 공정으로 옮겨주는 역할을 하며, 제3픽커(46)는 건조유닛(13)과 오프로더(14) 사이를 오가면서 자재를 각 언로딩을 위한 레일상에 옮겨주는 역할을 할 수도 있다.

그리고, 상기 픽커 유닛(15)에는 비전 유닛(32)이 마련되고, 이때의 비전 유닛(32)은 제1픽커(44)상에 장착되는 제1비전(29)을 의미한다.

상기 제1비전(29)은 자재의 오리엔테이션, 즉 자재의 사양이나 특성 등을 인식하는 부분으로서, 이 제1비전(29)에서 제공되는 비전 정보에 의해 시스템 내의 프로그램이 컨버젼되면서, 이때의 자재의 사양에 맞게 전체 시스템이 가동될 수 있다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 반도체 패키지 가공 시스템의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템의 작동과정을 나타내는 개략도이다.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 온로더(10)의 공급위치에 자재를 가득 채운 카세트 매거진이 위치되면 이때부터 자재 공급을 위한 공정이 시작된다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 카세트 매거진이 푸셔(33)의 이동방향에 위치되면, 푸셔(33)가 동작하여, 카세트 매거진 내의 자재를 레일(34)로 이동시킨다.

상기 레일(34)로 자재가 진입될 때, 그립퍼(35)는 자재의 타측을 파지하여 레일(34)쪽으로 잡아 당긴다.

즉, 푸셔(33)와 그립퍼(35)가 상호 협력하여 자재를 레일(34)상에 안착시킨다.

도 4c에 도시한 바와 같이, 레일(34)상에 자재가 안착되면, 제1픽커(44)는 이송레일(43)을 따라 이동하여, 레일(34)에 안착되어 있던 자재를 픽업한 후, 두번째 및 네번째 열의 제1이송부재(17)에 있는 각각의 척테이블(16)에 안착시킨다.

물론, 첫번째 및 세번째 열의 제1이송부재(17)에 있는 각각의 척테이블(16)에 안착시킬 수도 있다.

이때, 제1픽커(44)가 자재를 픽업하기 전에 제1비전(29)을 이용하여 자재의 사양이나 형식 등의 정보를 파악하고, 이때의 정보를 시스템 제어부로 전송하게 되므로서, 투입된 자재의 사양에 맞게 시스템 전환이 이루어진다.

상기 제1픽커(44)가 자재를 픽업하여 두번째 및 네번째 열의 척테이블(16)에 안착시키면, 자재가 안착된 두번째 및 네번째 열의 척테이블(16)이 각각 제1이송부재(17)를 따라 Y축 방향으로 이동하게 된다.

도4d에 도시한 바와 같이, 상기 척테이블(16)이 소정의 위치에 자리를 잡으면, 즉 척테이블(16)이 Y축 방향으로 이동하여 제2비전(30)의 이동경로 하방에 위치하게 되면, 제2비전(30)이 제2이송부재(19)를 따라 X축 방향으로 이동하여 두 번째 및 네 번째 열의 척테이블(15)에 안착되어 있는 자재의 얼라인 정보를 획득한 후, 이를 레이저 유닛(12)의 제어부로 전송한다. 이어서, 가동블럭(47)이 X축 방향으로 이동하여 두 번째 및 네 번째 열의 척테이블(16)을 X축 방향으로 이동시켜 레이저 가공기(18)와 동축에 위치하도록 한다. 물론 본 실시예에서처럼 레이저 가공기가 두 번째 및 네 번째 열의 상부에 위치하고 있을 경우에는 가동블럭(47)이 이동하지 않고 곧바로 척테이블이(16) 제1이송부재(17)를 따라 Y축 방향으로 이동하여 레이저 가공기(18)의 하방에 위치하게 되면, 획득된 얼라인 정보에 따라 레이저 가공기(18)에 의하여 자재에 대한 레이저 드릴링 가공이 수행된다.

이때, 두 번째 및 네 번째 열의 척테이블(16) 상의 자재에 대한 가공 공정이 이루어지고 있을때, 제1픽커(44)에 의해 첫 번째 및 세 번째 열에 위치하고 있는 척테이블(16)에도 자재가 공급되어 안착된다. 이어 두 번째 및 네 번째 열의 자재와 동일한 방식으로 첫 번째 및 세 번째 열의 자재에 대한 얼라인 정보가 획득된다. 즉, 첫 번째 세 번째 열의 척테이블(16)이 제1이송부재(17)를 따라 Y축 방향으로 이동하여 제2비전(30)의 이동경로 하방에 위치하게 되면 제2비전(30)이 제2이송부재(19)를 따라 X축 방향으로 이동하여 첫 번째 세 번째 열의 척테이블(16)에 안착된 자재의 얼라인 정보를 획득한다.

도 4e에 도시된 바와 같이, 두 번째 및 네 번째 열의 척테이블(16)에 안착된 자재의 가공이 완료되면 두 번째 및 네 번째 열의 척테이블(16)은 제1이송부재(17)를 따라 Y축 방향으로 이동하여 원래의 위치로 복귀하고, 첫 번째 및 세 번째 열의 척테이블(16)이 가동블럭(47)이 X축 방향으로 이동함에 따라 첫 번째 및 세 번째 열의 척테이블(16)이 X축 방향으로 이동하여 레이저 가공기(18)와 동축에 위치하게 되면(두번째 및 네 번째 열의 위치로 이동), 제1이송부재(17)를 따라 Y축 방향으로 이동하여 레이저 가공기(18)의 하방으로 이동하게 된다. 이 상태에서 두 번째 네 번째 열의 자재와 동일한 방식, 즉 앞서 획득한 얼라인 정보에 따라 첫 번째 및 세 번째 열의 척테이블(16) 상의 자재가 레이저 가공기(18)에 의해 가공된다.

물론 상기와 같이 레이저 가공기(18)가 고정된 상태에서 가동블럭(47)이 이동함에 따라 척테이블(16)이 레이저 가공기(18) 하방으로 이동하여 가공이 진행될 수도 있으나, 레이저 가공기(18)가 각각의 척테이블(16) 상방향으로 이동하여 가공이 진행될 수도 있음은 물론이다.

한편, 레이저 가공이 완료된 자재가 안착되어 있는 척테이블(16)은 제1이송부재(17)을 따라 Y축 방향으로 이동하여, 원래의 위치로 복귀한다.

도 4f에 도시된 바와 같이, 상기 척테이블(16)이 최초의 위치에 위치하게 되면, 제2픽커(45)가 이송레일(43)을 따라 척테이블(16)의 상부로 이동하고, 계속해서 제2픽커(45)는 가공이 완료된 자재를 픽업하여 클리닝 유닛(13)의 첫번째 세척공정인 초음파 세척기(20)의 제1테이블(24) 위에 내려놓는다.

도 4g에 도시한 바와 같이, 레이저 가공이 완료된 자재에 대한 세척 및 건조공정은 모두 3단계로 진행되고, 그 후 오프로더(14)측으로 보내져 언로딩된다.

먼저, 제2픽커(45)에 의해 자재가 초음파 세척기(20)의 제1테이블(24) 위에 안착 고정되면, 제1테이블(24)이 회전한 후 실린더(25)의 신장에 의해 자재가 유체 속에 위치되고, 계속해서 초음파 진동원(미도시)의 작동에 의해 자재에 묻어 있는 이물질 등과 같은 오염물질이 깨끗하게 제거될 수 있다.

초음파 세척을 마친 자재가 고정되어 있는 제1테이블(24)이 최초의 자세로 복귀되면, 제1테이블(24)상의 자재는 제3픽커(46)에 의해 바로 옆에 있는 이유체 노즐 세척기(21)의 제2테이블(27) 위로 옮겨진다.

상기 이유체 노즐 세척기(21)의 제2테이블(27)에 안착 고정된 자재는 제2테이블(27)의 회전과 함께 챔버(26)의 내측으로 위치되고, 이유체 노즐(28)에서 분사되는 기체와 액체의 미세한 물방울이 자재의 상면에 분사되므로서, 자재의 잔존하는 오염물질이 완벽하게 제거될 수 있게 된다.

이유체 노즐 세척을 마친 자재가 고정되어 있는 제2테이블(27)이 최초의 자세로 복귀되면, 제2테이블(27)상의 자재는 제3픽커(46)에 의해 건조유닛(22)의 건조블럭(40) 위로 옮겨진다.

상기 건조블럭(40)상에 자재가 안착 고정되면, 이 건조블럭(40)은 제3부재(39)를 따라 Y축 방향으로 이동하여, 상부의 드라이기(41) 바로 밑에 위치되고, 이 상태에서 건조블럭(40)상의 자재는 블럭 자체가 발산하는 열과 드라이기(41)로부터 받는 열풍에 의해 건조가 이루어지게 된다.

두차례 세척 공정과 건조 공정이 모두 완료된 후, 건조블럭(40)상의 자재는 제3비전(31)의 비전 검사를 통해 굿 또는 리젝 판정, 즉 정품 또는 불량품 판정을 받게 된다.

상기 제3비전(31)에서 자재가 정품으로 판정되면 오프로더(14)측으로 보내지고, 자재가 불량품으로 판정되면 리젝 소팅부(42)로 보내진다.

한편, 세척과 건조 공정을 통해 오염물질이 모두 제거되고 정품으로 판정된 자재가 제3픽커(46)에 의해 오프로더(14)의 레일(34)상에 안착되면, 푸셔(33)가 자재의 한쪽을 빈 카세트 매거진이 있는 쪽으로 밀게 되고, 자재가 카세트 매거진 내에 차곡차곡 적재된 후, 자재가 채워진 카세트 매거진이 언로딩되는 것으로 반도체 패키지 가공을 위한 1사이클 공정이 모두 완료되며, 이러한 과정들이 연속적으로 반복되는 자동화 공정을 통해 전체 시스템의 가동이 이루어지게 된다.

다음으로, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템의 전체적인 레이아웃을 나타내는 개략도이다.

도 5의 실시예는 도 1의 실시예와 비교할 때 자재에 대한 레이저 드릴링 가공을 수행하는 레이저 유닛(12)이 Y축 방향으로 배열되는 2개의 레이저 가공기(18a,18b)를 가지는 점에 차이가 있는 것이다.

즉, 도 1의 실시예는 두번째 및 네번째 열(또는 첫번재 및 세번째 열)의 제1이송부재(17) 상부에 각각 위치하여 각 열에 하나씩 배치되도록 2개의 레이저 가공기(도 1에서 도면부호 18임)가 X축 방향(도면상 횡방향)으로만 배열된 레이저 유닛(12)이 채용되는 것이라면, 도 5의 실시예는 각 열의 Y축 방향(도면상 종방향)으로도 2개의 레이저 가공기(18a,18b)가 배열됨으로써 전체적으로 X축 및 Y축의 양방향에서 모두 레이저 가공기가 듀얼 타입으로 구비되는 것이다.

이와 같이 도 5의 실시예에서는 두번째 열 및 네번째 열에 각각 레이저 가공기가 배치되고, 두번째 및 네번째의 각 열에서 Y축 방향으로도 2개의 레이저 가공기가 배열되어, 총 4개의 레이저 가공기(18a,18b)가 사용되고 있다.

상기와 같이 각 열에서 Y축 방향으로 배열되는 2개의 레이저 가공기(18a,18b)는 해당 열의 척테이블(16)상에 안착된 자재 1개의 가공을 담당하게 되는데, 이때 자재 1개에 대해서 Y축 방향의 레이저 가공기 2개가 동시에 가공을 수행할 수 있다(도 8 참조).

이렇게 Y축 방향으로 복수의 레이저 가공기(18a,18b)를 배열하여 동시 가공이 이루어지도록 하면 단위시간당 가공 처리속도(UPH)가 향상될 수 있다.

Y축 방향으로 배열되어 1개의 자재에 대해 동시 가공이 가능해지는 레이저 가공기(18a,18b)의 개수는 도 5의 바람직한 실시예와 같이 2개가 될 수 있으나, 필요에 따라 그 수는 적절히 변경될 수 있다.

아울러, 도 5의 실시예는 도 1의 실시예와 비교할 때 제1픽커(44)가 2개의 흡착부(도 6a, 도 6b 참조, 도면부호 44a, 44b임)를 가지며, 또한 세척을 위해 자재를 흡착 고정하게 되는 초음파 세척기(20)의 제1테이블(24)에서도 2개의 자재를 동시에 고정할 수 있도록 2개의 자재 안착부(24a,24b)가 구비되어 듀얼 타입으로 구성되는 점에 차이가 있다.

그리고, 이유체 노즐 세척기(21)의 제2테이블(45)로서 상하면 모두에 자재를 안착 고정시킬 수 있는 테이블이 사용되며(도 7 참조), 2개의 건조유닛(22)이 X축 방향으로 이웃 배치되어 세척된 2개의 자재를 동시에 건조시킬 수 있도록 구비된다.

여기서, 각 건조유닛(22)은 도 1의 실시예와 마찬가지로 제3이송부재(39), 건조블럭(40)으로 구성될 수 있다. 물론 도1의 제1 실시예와 마찬가지로 드라이기(41)를 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.

또한 건조유닛(22)의 제3비전 역시 2개의 비전, 즉 가공 및 건조가 완료된 자재의 상면에 대하여 2차원적으로 검사하는 2D 비전(31a)과 3차원적으로 검사하는 3D 비전(31b)으로 구분되어 구비된다.

상기 2D 비전(31a)과 3D 비전(31b)은 모두 자재의 상태, 예를 들면 굿자재(정품)와 리젝자재(불량품) 여부를 검사하기 위한 것으로, 상기 2D 비전(31a)으로는 가공홀의 지름, 솔더볼의 지름, 볼 사이즈, 볼 피치, 옵셋, 찌꺼기 등을 검사하고, 상기 3D 비전(31b)으로는 볼의 깊이, 평탄도 등을 검사하게 된다.

물론, 2D 비전(31a)과 3D 비전(31b)의 검사 결과를 종합적으로 판단하여 굿자재와 리젝자재 여부를 판정할 수 있으므로 도 1의 실시예와 마찬가지로 오프로더(14)에서 굿자재와 리젝자재를 구분하여 언로딩하는 것이 가능해진다.

또한 도 5의 실시예서는 2개의 흡착부를 가진 제1픽커(44)가 온로더(10)와 척테이블 유닛(11) 사이, 그리고 척테이블 유닛(11)과 클리닝 유닛(13)의 초음파 세척기(20) 사이를 오가면서 자재를 옮겨주게 되고, 제2픽커(45)는 클리닝 유닛(13) 내에서 초음파 세척기(20)와 이유체 노즐 세척기(21) 사이, 그리고 이유체 노즐 세척기(21)와 건조유닛(22) 사이를 오가면서 자재를 옮겨주게 되며, 제3픽커(46)는 건조유닛(22)과 오프로더(14) 사이를 오가면서 자재를 옮겨주게 된다.

즉, 도 1의 실시예와 비교하여 제1픽커(44)의 이동 범위가 확장되고 제2픽커(45)의 이동 범위는 축소되는 것이다.

결국, 제1픽커(44)의 경우, 온로더(10)에서 2개의 흡착부로 2개의 자재를 픽업한 뒤 X축 방향으로 이동하여 2개 열(두번째 및 네번째 열, 또는 첫번째 및 세번째 열)의 척테이블(16) 위로 안착시키는 과정, 이어 상기 2개 열의 척테이블(16)에 고정된 자재가 레이저 가공되는 동안 다시 온로더(10)로 복귀하여 2개의 흡착부로 2개의 새로운 자재를 픽업한 뒤 나머지 2개 열의 척테이블 위로 안착시키는 과정, 이어 레이저 가공이 완료된 척테이블상의 자재 2개를 픽업하여 초음파 세척기(20)의 제1테이블(24) 위로 안착시키는 과정을 순차적으로 반복 수행하게 된다.

반면, 제2픽커(45)의 경우, 초음파 세척기(20)에서 세척이 완료된 자재를 1개씩 제1테이블(24)로부터 픽업 후 이유체 노즐 세척기(21)의 제2테이블(27)로 안착시키는 과정, 이어 이유체 노즐 세척기(21)에서 세척이 완료된 자재를 1개씩 제2테이블(27)로부터 픽업 후 듀얼 타입으로 구성된 건조유닛(22)의 각 건조블럭(40a,40b)에 안착시키는 과정을 순차적으로 반복 수행하게 된다.

또한 제3픽커(46)의 경우, 건조를 마친 자재를 1개씩 각 건조블럭(40a,40b)에서 픽업 후 오프로더(24)로 이동시키는 과정을 반복 수행하게 된다.

이와 같이 하여, 도 5의 실시예 구성에 대해 도 1의 실시예와 비교하여 설명하였는 바, 상기한 구성 외의 나머지 구성에 대해서는 도 1의 실시예와 차이가 없으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 6a 내지 도 6d는 도 5의 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템에서 초음파 세척기의 작동과정을 나타내는 개략도이다.

우선, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 제1픽커(44)는 2개의 흡착부(44a,44b)를 가지는 바, 각 흡착부(44a,44b)가 1개씩의 자재(100)를 흡착하여 픽업하도록 되어 있고, 이에 대응하여 제1테이블(24)이 제1픽커(44)의 흡착부(44a,44b)로부터 건네받은 2개의 자재(100)를 동시에 흡착, 고정하여 세척할 수 있도록 2개의 자재 안착부(도 5에서 도면부호 24a, 24b임)를 가진다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제1픽커(44)가 상하로 이동하여 2개의 자재(100)를 동시에 제1테이블(24)의 각 자재 안착부에 안착시키는 작동상태를 볼 수 있다.

도 6a는 제1픽커(44)가 2개의 자재(100)를 픽업한 상태로 하강하는 상태를, 도 6b는 제1픽커(44)가 2개의 자재(100)를 동시에 제1테이블(24)에 안착시키는 상태를 나타내는 것으로, 제1테이블(24) 위에 자재(100)를 안착시키는 것이 완료되면 제1픽커(44)는 화살표와 같이 상승하여 원래 위치로 복귀하게 된다.

도 6c는 액추에이터(37)의 구동으로 실린더(25)와 이에 지지된 제1테이블(24)이 180°회전된 상태를 나타내며, 이 상태에서 도 6d에 나타낸 바와 같이 실린더로드가 전진(도면상으로 하강)하게 되면 자재(100)가 제1테이블(24)과 함께 유체 속으로 들어가 세척된다.

한편, 도 7은 도 5의 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템에서 이유체 노즐 세척기의 작동과정을 나타내는 개략도로서, 초음파 세척기에서 세척 과정을 마친 뒤 제2픽커에 의해 이송된 2개의 자재(100)가 이유체 노즐 세척기의 제2테이블(27)에 고정된 상태를 보여주고 있다.

도시한 바와 같이, 이유체 노즐 세척기의 제2테이블(27)이 챔버(26)에서 회전 가능하도록 설치되는 것은 도 1의 실시예와 동일하나(도 3a 내지 도 3d 참조), 상하 양면에 모두 자재(100)를 고정할 수 있도록 구비된다.

여기서, 제2픽커에 의해 이송된 자재(100)가 제2테이블(27)의 한쪽 면(상면)에 우선 고정된 상태에서, 제2테이블(27)이 회전되어 챔버(26) 내부로 들어가게 되면, 이유체가 챔버 내부의 자재에 분사된다.

이때, 제2테이블(27)이 회전하여 챔버 바깥쪽으로 상면이 된 나머지 면에 초음파 세척기에서 이송된 또 다른 자재(100)가 고정되고, 다시 제2테이블(27)이 회전되면서 세척된 자재는 상측으로, 세척 전의 자재는 챔버(26) 내부로 들어가게 된다.

그리고, 상기 챔버(26) 내부의 자재(100)에 이유체가 분사되는 동안 세척이 완료된 상측의 자재는 제2픽커에 의해 픽업되어 건조유닛(22)의 히터가 내장된 건조블럭(40a) 상에 안착되어 건조된다. 자재가 안착되면 건조블럭(40a)은 제3이송부재(39)를 따라 Y축 방향으로 이동하면서 이동경로 상방의 제3비전(31)에 의해 자재의 상태, 예를 들면 굿자재(정품)와 리젝자재(불량품) 여부를 검사한다. 구체적으로는 2D 비전(31a)으로는 가공홀의 지름, 솔더볼의 지름, 볼 사이즈, 볼 피치, 옵셋, 찌꺼기 등을 검사하고, 상기 3D 비전(31b)으로는 볼의 깊이, 평탄도 등을 검사 . 이때, 세척이 완료된 두 번째 자재는 제2픽커(45)에 의해 픽업되어 건조블럭(40b)에 안착되어 상기와 마찬가지로 제3이송부재(39)를 따라 Y축 방향으로 이동하여 이동경로 상방의 제3비전(31)에 의해 자재 상태를 검사한다. 즉, 제3비전의 2D비전(31a)과 3D비전(31b)은 제4이송부재(49)를 따라 X축으로 이동하면서 건조블럭(40a,40b) 상의 자재 상태를 검사한다. 이후, 검사 및 건조가 완료된 자재는 제3픽커(46)에 의하여 픽업되어 오프로더(14)로 이송된다.

도 8은 도 5의 실시예에 따른 반도체 패키지 가공 시스템에서 듀얼 타입의 레이저 가공기를 나타내는 측면도로서, Y축 방향, 즉 종방향으로 배열된 2개의 레이저 가공기(18a,18b)에 의해 척테이블(16)에 고정된 자재(100)가 레이저 가공되는 상태를 보여주고 있다. 구체적으로는, 하나의 발진기에 2개의 레이저 헤드가 종방향으로 배치되어 1개의 자재를 동시 가공하는 것이다. 이때, 정밀한 가공을 특징으로 하는 드릴링 장비의 특성상 레이저 헤드에 사용되는 렌즈는 텔레센트릭 렌즈인 것이 바람직하다.

이와 같이 본 실시예에서는 각 자재(100)에 대하여 종방향으로 배치된 2개의 레이저 가공기(18a,18b)가 동시에 작업을 수행하므로 단위시간당 가공 처리속도가 빨라질 수 있으며, 이와 더불어 상술한 바와 같이 초음파 세척기(20)와 이유체 노즐 세척기(21), 건조유닛(22)이 2개의 자재를 고정한 상태에서 작업을 수행하는 듀얼 타입으로 구성되므로 전체적인 공정 처리속도가 향상될 수 있다.

10 : 온로더 11 : 척테이블 유닛
12 : 레이저 유닛 13 : 클리닝 유닛
14 : 오프로더 15 : 픽커 유닛
16 : 척테이블 17 : 제1이송부재
18 : 레이저 가공기 19 : 제2이송부재
20 : 초음파 세척기 21 : 이유체 노즐 세척기
22 : 건조유닛 23 : 수조
24 : 제1테이블 25 : 실린더
26 : 챔버 27 : 제2테이블
28 : 이유체 노즐 29 : 제1비전
30 : 제2비전 31 : 제3비전
32 : 비전 유닛 33 : 푸셔
34 : 레일 35 : 회전축
36 : 그립퍼 37 : 액추에이터
38 : 러버체 39 : 제3이송부재
40 : 건조블럭 41 : 드라이기
42 : 리젝 소팅부 43 : 이송레일
44 : 제1픽커 45 : 제2픽커
46 : 제3픽커 47 : 가동블럭
49 : 제4이송부재

Claims

가공을 위한 자재를 가공 공정으로 로딩하는 온로더;
가공을 위한 자재를 탑재한 후 제1이송부재를 따라 가공 영역 안으로 자재를 이송시키고, 가공이 완료된 자재를 가공영역 밖으로 이송시키는 척테이블 유닛;
가공 영역 내에 배치되어 자재에 대한 레이저 드릴링 가공을 수행하는 레이저 유닛;
가공을 마친 자재에 붙어 있는 오염물질을 제거하는 클리닝 유닛;
클리닝을 마친 자재의 물기를 제거하는 건조유닛;
가공이 완료되고 세척까지 마친 자재를 공정 외부로 언로딩하는 오프로더;
상기 온로더, 척테이블 유닛, 클리닝 유닛 및 오프로더 사이를 오가면서 자재를 픽업하여 이송하는 픽커 유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 척테이블 유닛은 상기 제1 이송부재를 따라 Y축방향으로 이동가능하고, 상기 제1이송부재는 가동블록에 의해 X축방향으로도 이동가능한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 1 또는 2항에 있어서, 상기 레이저 유닛은 2개의 레이저 가공기를 구비한 듀얼 타입으로서, 상기 레이저 가공기는 가동블럭이 X축 방향으로 위치를 옮겨감에 따라 2열의 자재에 대한 레이저 가공을 교번적으로 동시에 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 레이저 유닛은 2개의 레이저 가공기가 X축 방향으로 배열되어, 각 레이저 가공기가 상기 2열의 자재 중 각각 하나씩에 대해서 동시에 레이저 가공을 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 레이저 유닛은 2개의 레이저 가공기가 Y축 방향으로 배열되어, Y축 방향으로 배열된 2개의 레이저 가공기가 해당 열의 자재 하나에 대해서 동시에 레이저 가공을 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 클리닝 유닛은 초음파를 이용하여 자재를 딥핑하는 방식으로 세척하는 초음파 세척기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 초음파 세척기는 일정량의 유체가 들어 있는 수조와, 상기 수조의 상부에 설치되어 자재를 안착시켜주며 안착된 자재와 함께 180°회전가능한 제1테이블과, 상기 제1테이블을 상하 이동시키는 실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 제1테이블에서 자재 안착부는 제2픽커로부터 2개의 자재가 동시에 안착, 고정될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 클리닝 유닛은 이유체를 자재의 상면에 분사하는 방식으로 세척하는 이유체 노즐 세척기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 9에 있어서, 상기 이유체 노즐 세척기는 외부와 차단되는 소정의 공간을 조성하는 챔버와, 상기 챔버의 천정 일부를 구성하면서 180°회전가능하고 자재를 안착시켜주며 안착된 자재와 함께 회전되어 자재를 챔버의 내외측으로 옮겨주는 제2테이블과, 상기 챔버의 내부에 설치되어 자재의 상면에 이유체를 분사하는 이유체 노즐을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 제2테이블은 상하 양면이 모두 자재를 고정시킬 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 1에 있어서, 자재 로딩시에 자재의 오리엔테이션을 검사하는 제1비전과, 자재 가공 전에 자재의 얼라인을 검사하는 제2비전과, 자재 클리닝시에 자재의 굿/리젝을 검사하는 제3비전을 포함하는 비전 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 12에 있어서, 상기 제3비전은 자재의 상태를 2차원적으로 검사하는 2D 비전과 3차원적으로 검사하는 3D 비전으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 건조유닛은 드라이 블록의 이동경로 상에 설치된 열풍이 분사되는 드라이기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 14에 있어서, 상기 건조유닛은 세척된 자재를 동시에 건조시킬 수 있도록 2개의 건조유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 13에 있어서, 상기 2D비전과 3D비전은 드라이 블럭의 이송경로를 가로질러 설치된 제4이송부재를 따라 이동 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.
청구항 8에 있어서, 상기 제1테이블로 레이저 가공된 자재를 이송시키는 픽커 유닛의 제2픽커에는 2개의 자재를 동시에 픽업하도록 2개의 흡착부가 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 가공 시스템.