KR101275133B1

KR101275133B1 - 플립칩 본딩장치

Info

Publication number: KR101275133B1
Application number: KR1020120050068A
Authority: KR
Inventors: 정현권
Original assignee: 한미반도체 주식회사
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-06-17

Abstract

본 발명은 플립칩 본딩 공정에서 사용되는 본딩 헤드유닛을 x-y 평면 상의 임의의 위치로 이송하는 이송과정의 정밀성과 신뢰성을 향상하며, 각각의 본딩 헤드유닛을 이송하기 위한 이송라인의 이송동작을 최소화하고 발열에 의한 위치 오차 문제를 완화할 수 있는 플립칩 본딩장치에 관한 것이다.

Description

플립칩 본딩장치{Flip Chip Bonding Device}

본 발명은 플립칩 본딩 공정에서 사용되는 본딩 헤드유닛을 구비하는 갠트리 구조의 플립칩 본딩장치에 관한 것이다.

플립칩을 기판 등에 본딩하기 위한 플립칩 본딩장치는 적어도 1개의 본딩 헤드부를 구비할 수 있다. 상기 본딩 헤드부는 본딩 장치의 미리 결정된 위치로 각각 이송되며, 반도체 칩을 픽업 또는 본딩할 수 있다.

본딩 헤드부는 각각 x축 방향 및 y축 방향으로 크로스 설치된 갠트리(gantry) 타입의 이송장치에 의하여 x-y 평면 상에서 미리 결정된 위치로 이송될 수 있다.

구체적으로, 본딩 헤드부는 제1 이송라인에 장착되어 제1 이송라인의 길이방향으로 이송 가능하며, 상기 제1 이송라인의 양단은 상기 제1 이송라인과 수직하게 배치되는 한 쌍의 평행한 제2 이송라인에 가동부를 매개로 장착될 수 있다. 상기 가동부는 상기 제2 이송라인을 따라 그 길이방향으로 이송될 수 있다.

따라서, 각각 평행 및 수직하게 배치된 각각의 이송라인에 의하여 본딩 헤드부는 작업공간 내에서 x-y 평면 상의 임의의 위치로 이송될 수 있다.

상기 본딩 헤드유닛이 장착된 장착부 및 이송라인이 연결되는 가동부는 전자석 또는 볼스크류 등에 의하여 구동될 수 있다.

상기 장착부 또는 상기 가동부는 전자석 또는 볼스크류 등에 의하여 고속으로 가속되며 이송될 수 있으며, 고속으로 이송되는 과정이 반복되는 경우, 각각의 이송라인을 구성하는 부품에는 발열이 발생될 수 있으며, 발열에 의하여 특정 부품의 열팽창에 의하여 상기 장착부 또는 상기 가동부의 이송위치의 정밀성이 저하될 수 있다.

예를 들면, 제1 이송라인을 제2 이송라인에 장착하기 위한 가동부는 제2 이송라인에 의한 이송과정에서 발생되는 열이 가장 많이 전달되는 부분이며, 발생되는 열에 의한 가동부의 열팽창 등의 문제는 제1 이송라인 양단의 위치 오차를 발생시킬 수 있다.

마찬가지로, 제1 이송라인에 장착되는 작업부 역시 제2 이송라인에 장착되어 이송되는 가동부에 의하여 이송되는 과정에서 발생되는 열에 의하여 열팽창이 발생하여 마찬가지의 문제가 발생될 수 있다.

반도체칩의 크기의 소형화 추세에 따라 부품의 열팽창 등의 문제에 의하여 발생되는 가동부의 위치 오차는 본딩 위치 오차를 유발시키고 본딩 위치 오차는 본딩 불량을 유발하게 된다.

본 발명은 플립칩 본딩 공정에서 사용되는 본딩 헤드유닛을 x-y 평면 상의 임의의 위치로 이송하는 이송과정의 정밀성과 신뢰성을 향상하며, 각각의 본딩 헤드유닛을 이송하기 위한 이송라인의 이송동작을 최소화하고 발열에 의한 위치 오차 문제를 완화할 수 있는 플립칩 본딩장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼에서 각각의 칩을 픽업하여 칩의 상하면이 반전되도록 회전시키는 플립핑 유닛, Z축 방향 이송 및 Z축 중심으로 회전이 가능하며, 상기 플립핑 유닛에 의해 상하면이 반전되도록 회전된 칩을 픽업하는 본딩 헤드유닛이 구비되는 작업부, 상기 본딩 헤드유닛에 의해 픽업된 칩의 하면을 침지하기 위한 플럭스 침지부, 상기 플럭스 침지부에서 침지된 칩의 하면 이미지의 촬상 검사를 위한 제1 비전유닛, 상기 제1 비전유닛에 의한 검사 결과에 따라 본딩 헤드유닛에 의해 위치가 보정된 칩이 본딩 대상 기판에 본딩되는 플립칩 본딩부, 상기 작업부가 각각 장착되고, 각각의 상기 작업부를 y축 방향으로 이송하기 위한 제1 이송라인 및 각각의 상기 제1 이송라인의 양단이 각각 연결되는 가동부가 장착되며, 상기 가동부를 상기 제1 이송라인의 이송방향과 수직한 x축 방향으로 이송하기 위하여 상기 제1 이송라인과 수직한 x축 방향으로 평행하게 배치되는 한 쌍의 제2 이송라인을 포함하고, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛은 상기 제1 이송라인과 평행한 임의의 축 상에 나란히 배치되는 플립칩 본딩장치를 제공한다.

또한, 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛은 Y축을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 한 쌍이 구비되고, 상기 작업부가 구비된 제1 이송라인은 한 쌍이 독립적으로 구동되도록 상기 제2 이송라인에 장착될 수 있다.

그리고, 상기 플립핑 유닛은 상기 플럭스 침지부와 함께 제2 이송라인과 평행한 축 상에 나란히 배치될 수 있다.

여기서, 상기 플립핑 유닛은 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛과 함께 제1 이송라인과 평행한 축 상에 나란히 배치될 수 있다.

이 경우, 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛은, 상기 작업부와 상기 플립칩 본딩부에 거치되는 본딩 대상 기판 간의 X축 이동 경로를 단축시키기 위하여 상기 X축 이동 경로의 중간 지점에 대해 Y축으로 일렬로 나란히 배치될 수 있다.

여기서, 상기 본딩 헤드유닛에 의하여 칩이 픽업된 상태에서 상기 칩이 상기 제1 비전유닛 상부를 통과하며, 상기 제1 비전유닛은 그 상부를 통과하는 칩의 하면 이미지를 촬상하여 검사할 수 있다.

또한, 상기 제1 비전유닛의 화각 내에 상기 칩의 전체 이미지가 포함되지 못하는 경우에는, 상기 본딩 헤드유닛에 의하여 칩이 흡착된 상태에서 칩의 마주보는 꼭지점 영역이 제1 비전유닛에 의하여 촬상될 수 있도록, 상기 본딩 헤드유닛을 미리 결정된 각도로 회전시킨 상태로 상기 칩의 하면 이미지를 촬상하여 검사할 수 있다.

그리고, 상기 제1 비전유닛의 화각 내에 상기 칩의 전체 이미지가 포함되지 못하는 경우에는, 상기 본딩 헤드유닛에 의하여 칩이 흡착된 상태에서 칩의 마주보는 꼭지점 영역이 제1 비전유닛에 의하여 순차적으로 2지점이 촬상될 수 있도록, 상기 본딩 헤드유닛을 미리 결정된 각도로 회전시킨 상태로 상기 제1 비전유닛 상부를 통과하면서 상기 칩의 하면 이미지를 순차적으로 촬상하여 검사할 수 있다.

여기서, 상기 작업부 및 상기 가동부는 각각의 제1 이송라인과 제2 이송라인 상에서 상기 작업부 및 상기 가동부가 이송되도록 구동력을 제공하는 구동수단을 각각 구비하며, 상기 작업부 및 상기 가동부의 구동수단을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 작업부의 구동수단을 구동하여 상기 작업부가 상기 플럭스 침지부를 경유하여 상기 제1 비전유닛 상부로 이송되는 동안 상기 가동부의 이송을 중단시킬 수 있다.

이 경우, 상기 작업부 및 상기 가동부는 각각의 제1 이송라인과 제2 이송라인 상에서 상기 작업부 및 상기 가동부가 이송되도록 구동력을 제공하는 구동수단을 각각 구비하며, 상기 작업부 및 상기 가동부의 구동수단을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립핑 유닛으로부터 상기 플럭스 침지부를 경유하여 상기 제1 비전유닛 상부로 이송되는 동안 상기 가동부의 이송을 중단시킬 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 상기 작업부가 상기 플럭스 침지부를 경유하여 상기 제1 비전유닛 상부로 이송되는 동안 등속도로 이송되도록 상기 작업부의 구동수단을 구동시킬 수 있다.

또한, 상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부, 상기 제1 비전유닛 및 상기 플럭스 침지부를 순환하는 1회의 본딩 작업 싸이클 동안, 상기 가동부 구동수단의 구동횟수는 상기 작업부 구동수단의 구동횟수 이하일 수 있다.

그리고, 상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부, 상기 제1 비전유닛 및 상기 플립칩 본딩부를 순환하는 본딩 싸이클의 x-y 평면 상의 궤적은 삼각형 또는 사각형 형태이며, 상기 궤적을 형성하는 삼각형 또는 사각형 중 적어도 하나의 변은 상기 제1 이송라인 또는 상기 제2 이송라인과 평행할 수 있다.

여기서, 상기 궤적을 형성하는 제1 이송라인과 평행한 삼각형 또는 사각형의 변을 따라 상기 본딩 헤드유닛이 이송되는 경우, 상기 본딩 헤드유닛은 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛 및 상기 플립칩 본딩부를 순차적으로 경유할 수 있다.

이 경우, 상기 궤적을 형성하는 삼각형 또는 사각형의 꼭지점 중 상기 본딩 헤드유닛이 플립칩 본딩부에서 본딩 작업을 수행하는 과정에서 형성되는 궤적에 의한 꼭지점은 가변될 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부, 상기 제1 비전유닛 및 상기 플럭스 침지부를 순환하는 1회의 본딩 작업 싸이클 동안, 상기 가동부 구동수단의 구동횟수는 2회 또는 3회일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛을 경유하는 동안에는 등속도로 구동되다가 상기 플립칩 본딩부로 이송되는 동안에는 감속되도록 상기 가동부의 구동수단을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 플립칩 본딩장치에 의하면, 각각의 이송라인의 구동부에서 발생되는 열에 의한 부품의 열팽창으로 인해 발생될 수 있는 위치 오차를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치에 의하면, 발열이 많이 발생되는 구동수단의 움직임을 최소화하여 발열에 의하여 과열된 구성요소의 냉각시간을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치에 의하면, 고속으로 가속 및 방향 전환되는 본딩 헤드유닛의 방향 전환 횟수를 최소화하여 본딩 헤드유닛의 진동 또는 관성에 의한 충격 등을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치에 의하면, 각각의 이송라인의 구동부에서 발생되는 열에 의한 부품의 열팽창으로 인해 발생될 수 있는 위치 오차를 최소화할 수 있으므로, 반도체 공정에서 발생되는 제품 불량을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 3은 상기 작업부 근방의 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치의 본딩 헤드유닛의 이송궤적의 두 가지 예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치의 본딩 헤드유닛의 이송궤적의 다른 두 가지 예를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치의 본딩 헤드유닛의 이송궤적의 다른 두 가지 예를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치의 블록 구성도를 도시한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 반도체 칩의 입출력 단자인 패드(Pad) 위에 별도의 솔더범프(Solder Bump)를 형성시킨 다음 이 반도체 칩을 뒤집어서 캐리어 (Carrier) 기판이나 서킷 테이프(Circuit tape) 등의 회로패턴(Pattern)에 직접 본딩하는 장치를 말한다.

도 1은 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)를 도시한다. 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)를 개략적으로 설명한다.

이하 기술되는 명세서 및 도면에서 수평방향은 x축 방향을 의미하며, 수직방향은 y축 방향을 의미한다. 또한, 상기 x축 방향은 후술하는 제2 이송라인의 가동부 이송방향과 평행하며, y축 방향은 후술하는 제1 이송라인의 작업부 이송방향과 평행한 방향을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 웨이퍼에서 각각의 칩을 픽업하여 칩의 상하면이 반전되도록 회전시키는 플립핑 유닛(210), Z축 방향으로 이송 및 Z축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 플립핑 유닛(210)에 의해 상하면이 반전되도록 회전된 칩을 픽업하는 본딩 헤드유닛(1120)이 구비되는 작업부(1110), 상기 본딩 헤드유닛(1120)에 의해 픽업된 칩의 하면을 침지하기 위한 플럭스 침지부(400), 상기 플럭스 침지부(400)에서 침지된 칩의 하면 이미지를 검사하기 위한 제1 비전유닛(910), 상기 제1 비전유닛(910)에 의한 검사 결과에 따라 본딩 헤드유닛(1120)에 의해 위치가 보정된 칩이 본딩 대상 기판에 본딩되는 플립칩 본딩부(500), 및 상기 작업부가 각각 장착되고, 각각의 상기 작업부를 y축 방향으로 이송하기 위한 제1 이송라인(1100) 및 각각의 상기 제1 이송라인(1100)의 양단이 각각 연결되는 가동부(1310)가 장착되며, 상기 가동부(1310)를 상기 제1 이송라인(1100)의 이송방향과 수직한 x축 방향으로 이송하기 위하여 상기 제1 이송라인(1100)과 수직한 x축 방향으로 평행하게 배치되는 한 쌍의 제2 이송라인(1300)을 포함하고, 상기 플럭스 침지부(400) 및 상기 제1 비전유닛(910)은 상기 제1 이송라인(1100)과 평행한 임의의 축 상에 나란히 배치되는 플립칩 본딩장치(1)를 제공한다.

도 1 이하에서 설명되는 실시예는 상기 플립핑 유닛(210), 상기 플럭스 침지부(400) 및 상기 제1 비전유닛(910)은 Y축을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 한 쌍이 구비되고, 상기 작업부(1110)가 구비된 제1 이송라인(1100)은 한 쌍이 독립적으로 구동되도록 상기 제2 이송라인에 장착되는 실시예를 예로 들어 설명한다.

그러나, 장비의 종류 등에 따라 플립핑 유닛(210), 상기 플럭스 침지부(400) 및 상기 제1 비전유닛(910)은 Y축을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 한 쌍이 구비되고, 상기 작업부(1110)가 구비된 제1 이송라인(1100)의 개수는 얼마든지 증감될 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 각각의 작업부(1110(1), 1110(2))에 장착된 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))을 x-y 평면 상의 임의의 위치로 이송할 수 있다. 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 본딩 과정 또는 흡착 과정에서 z축 방향으로 승강이 가능 또는 Z축을 중심으로 θ방향으로 회전 가능한 구조일 수 있으므로, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 각각의 작업부(1110(1), 1110(2))에 장착된 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))을 x-y-z 공간 상의 임의의 위치로 이송하도록 구성될 수 있다.

또한, 각각의 상기 작업부(1110(1), 1110(2))는 후술하는 비전유닛(제2 비전유닛(1130))이 함께 장착될 수 있다.

본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 웨이퍼 공급부(100)에서 공급된 각각의 웨이퍼(w)에서 개별 플립칩(fc)을 분리 및 픽업하여 범프 전극(솔더 범프)이 형성된 본딩면이 하방을 향하도록 개별 칩을 뒤집는 동작이 수행될 수 있다.

상기 웨이퍼 공급부(100)는 복수 개의 웨이퍼(w)가 적층된 상태로 작업을 대기할 수 있으며, 웨이퍼 공급부(100)의 웨이퍼는 순차적으로 플립칩 공급부(200)로 공급될 수 있다.

상기 웨이퍼 공급부(100)는 웨이퍼 온로더(101)에 의하여 웨이퍼의 표면이 노출된 상태로 각각의 웨이퍼를 지지하는 구조를 갖는다.

상기 웨이퍼 공급부(100)는 웨이퍼를 상기 플립칩 공급부(200)로 가이드하는 가이드 수단(120)을 구비할 수 있다. 상기 가이드 수단(120)은 별도의 구동수단(미도시)에 의하여 이송되는 웨이퍼의 이송을 안내하는 역할을 수행한다.

상기 플립칩 공급부(200)는 상기 웨이퍼 공급부(100)에서 공급된 웨이퍼(w)를 구성하는 복수 개의 칩으로부터 각각의 칩을 분리하여 플립핑(flipping) 하여, 플립칩(fc, 본 명세서에서는 플립칩이란 상하면이 반전된 칩을 의미함)을 각각의 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))에 제공할 수 있다.

복수 개의 칩(또는 플립칩)으로 구성된 웨이퍼(w)는 다이싱된 상태로 하부에 점착성 테이프가 부착된 상태일 수 있다. 그리고, 각각의 플립칩(fc)은 범프 전극(솔더 범프) 또는 접점이 구비된 칩의 하면이 상방향을 향하도록 배치된 상태일 수 있다.

상기 플립칩 공급부(200)는 웨이퍼(w)로부터 각각의 칩을 이젝팅하는 이젝터(미도시) 및 상기 이젝터에 의하여 가격되어 분리된 칩을 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 픽업하도록 플립핑시키는 플립핑 유닛(210(1), 210(2))을 포함할 수 있다.

상기 플립핑 유닛(210(1), 210(2))은 흡착에 의한 픽업 동작 및 칩의 상면과 하면을 반전시키는 회전 동작이 가능한 픽커 구조를 갖을 수 있다. 상기 플립핑 유닛(210) 등의 회전 방향 등은 다양하게 변형될 수 있다.

정리하면, 상기 이젝터(미도시)는 웨이퍼 하부에 구비되며, 웨이퍼(w)를 구성하는 각각의 칩은 상기 이젝터의 타격에 의하여 웨이퍼(w)로부터 분리될 수 있으며, 각각의 분리된 칩은 웨이퍼 상부에 위치하는 플립핑 유닛(210(1), 210(2))에 의하여 범프 전극(솔더 범프) 또는 접점이 구비된 칩의 하면이 하방을 향하도록 회전될 수 있다.

상기 플립핑 유닛(210(1), 210(2))에 의하여 회전된 플립칩(fc)은 그 상부에 대기하는 작업유닛으로서의 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))에 의하여 픽업될 수 있다.

도 1에 도시된 플립칩 본딩장치(1)는 한 쌍의 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 각각의 작업부(1110(1), 1110(2))에 구비된다.

또한, 각각의 작업부(1110(1), 1110(2))에 한 쌍의 제2 비전유닛(1130(1), 1130(2))이 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))과 함께 구비될 수 있다.

상기 플립핑 유닛(210)은 칩을 픽업하여 회전시키므로, 본딩면이 하방으로 향하고 칩의 상면이 상방을 향하도록 회전시키므로, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 상방을 향하는 칩의 상면을 흡착하여 범프 전극(솔더 범프) 등이 노출된 칩의 하면이 하방을 향하도록 픽업 상태를 유지할 수 있다.

상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 각각 작업부(1110(1), 1110(2))에 장착된 상태로 상기 플립칩 공급부(200)에서 본딩 대상 플립칩을 픽업하여 상기 플럭스 침지부(400) 및 상기 플립칩 본딩부(500)로 이송될 수 있다.

상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 제1 및 제2 이송라인(1100, 1300)에 의한 이송경로를 따라 특정 플립칩의 픽업과정, 침지과정, 검사과정(촬상과정) 및 본딩과정이 수행된 뒤 상기 제1 및 제2 이송라인(1100, 1300)에 의하여 상기 플립칩 공급부(200)로 복귀되도록 구동될 수 있다.

각각의 작업부(1110(1), 1110(2))는 작업부(1110(1), 1110(2))를 y축 방향으로 이송시킬 수 있는 한 쌍의 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))에 각각 장착되며, 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 각각의 양단은 가동부(1310a(1), 1310a(2), 1310b(1), 1310b(2))를 매개로 각각의 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))을 x축 방향으로 이송시킬 수 있는 한 쌍의 제2 이송라인(1300(1), 1300(2))에 장착될 수 있다.

구체적으로, 도 1에 도시된 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2)) 중 좌측에 배치된 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))은 그 양단이 각각 가동부(1310a(1), 1310a(2))구속되고, 상기 가동부(1310a(1), 1310a(2))는 제2 이송라인(1300(1), 1300(2))의 길이방향(x축 방향)을 따라 이송가능하게 장착될 수 있다.

각각의 제1 이송라인(1100(1), 1100(2)) 및 제2 이송라인(1300(1), 1300(2))은 중첩된 갠트리(gantry) 구조로 작업부(1110(1), 1110(2))를 x-y 평면 상의 임의의 위치로 독립적으로 이송시키도록 구성될 수 있으며, 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 개수는 증감(增減)될 수 있다.

상기 제1 및 제2 이송라인(1100, 1300)은 상기 플립칩 공급부(200)에서 플립칩을 픽업한 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))을 플럭스 침지부(400) 측으로 이송한다.

도 1에 도시된 플럭스 침지부(400(1), 400(2)) 역시 작업부(1110(1), 1110(2)) 또는 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 개수에 대응하여 한 쌍이 구비될 수 있다.

상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2))는 플립칩의 하면이 침지되어 본딩을 위한 플럭스를 제공할 수 있다.

상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2))는 플럭스가 수용된 플럭스 수용기(410(1), 410(2))와 플립칩의 플럭스 침지 후 플럭스의 표면을 평탄화시키기 위한 플럭스 블레이드(420(1), 420(2)) 등을 구비할 수 있다.

상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 플립칩을 픽업한 상태로 이송라인(1100, 1300)에 의하여 플럭스 수용기(410) 상부로 이송된 뒤 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 하강하여 침지 과정을 수행할 수 있다.

상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 상기 플립칩 공급부(200), 상기 플럭스 침지부(400), 후술하는 제1 비전유닛(910(1), 910(2)) 및 상기 플립칩 본딩부(500) 중 적어도 한 곳에서 z축 방향으로 승강 가능하게 구성될 수 있다.

즉, 도 1에 도시된 실시예에서, z축 방향으로 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))을 승강시키는 것은 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2)) 자체에 승강기능이 구비되거나, 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 장착된 작업부(1110(1), 1110(2))에 승강기능이 구비되는 방법으로 구현될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 이송라인(1100, 1300)에 의하여 상기 플럭스 침지부(400) 상부로 이송되면 플립칩의 하면의 침지가 가능하도록 승강 가능한 구조를 갖을 수 있으므로, 각각의 작업이 수행될 수 있다.

플럭스 침지가 완료된 플립칩이 흡착된 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 상기 이송라인(1100, 1300)에 의하여 후술하는 플립칩 본딩부(500) 방향으로 이송될 수 있다.

상기 플립칩은 상기 플립칩 공급부(200)에서 픽업, 회전, 픽업과정이 수행되고, 상기 플럭스 침지부(400)에서 하강, 침지, 상승과정이 수행된다. 즉, 각각의 과정이 정밀하게 제어되어도 물리적 위치가 지속적으로 변화되므로, 상기 플립칩이 원위치에서 틀어진 상태 또는 밀려난 상태일 수 있다.

이러한 물리적인 오차를 완벽하게 방지할 수 없으므로, 본딩 과정에서 이러한 오차를 수정 또는 제거할 필요가 있다. 상기 플립칩 하면의 범프 전극(솔더 범프) 또는 접점은 그 크기가 미세하므로, 플립칩의 위치가 조금만 변경되어도 정확한 본딩을 보장할 수 없기 때문이다.

따라서, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 상기 플립칩 또는 상기 플립칩이 본딩되는 기판을 촬상하기 위한 비전부를 포함할 수 있다. 상기 비전부는 적어도 하나의 이미지 촬상을 위한 제1 및 제2 비전유닛(910, 1130)을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 플립칩 본딩장치(1)는 2종의 제1 및 제2 비전유닛(910, 1130)이 구비될 수 있다.

상기 플럭스 침지부(400)에 침지된 플립칩의 하면을 촬상하기 위하여 상방향으로 배치된 한 쌍의 제1 비전유닛(910(1), 910(2))이 구비될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))은 상기 침지된 플립칩의 하면을 촬상하기 위하여 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))에 의하여 플립칩이 플럭스 침지부(400)를 통과하는 경로 상에 배치될 수 있다.

즉, 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))은 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 이송경로의 하방에 배치되어 상방향(up-looking)으로 촬상이 가능하도록 배치될 수 있다.

상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))에 의하여 흡착된 플립칩의 하면을 촬상하여 이송되는 플립칩의 위치 등에 관한 정보를 획득할 수 있다.

상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))은 이송되는 플립칩의 하면의 적어도 2 지점 이상의 영역을 촬상할 수 있다. 1지점 촬상(원샷 촬상)하여 그 이미지로부터 각각의 플립칩의 위치를 파악하는 것도 가능하나, 2지점 이상 영역을 촬상하는 것이 더 정확한 이미지를 추출할 수 있기 때문이다. 이 경우, 플립칩의 특정 방향으로의 변위량과 함께 비틀림(또는 회전)의 정도를 파악하기 위하여 2 지점 이상의 영역을 촬상하는 것이 필요하다. 자세한 설명은 후술한다.

상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2))에서 플럭스에 하면이 침지된 플립칩은 플립칩 본딩부(500)로 이송된다.

상기 플립칩 본딩부(500)는 가이드(113)를 따라 기판 온로더(미도시)로부터 이송된 본딩 대상 기판(bs)을 고정 및 거치하는 본딩 테이블(510)을 포함할 수 있다.

상기 본딩 테이블(510)로 이송되는 본딩 대상 기판(bs)은 별도의 예비 정렬부(114)에 구비되는 얼라인 비전유닛(12)에 의한 예비 정렬과정 즉, 각각의 본딩 포지션에 대한 전수검사가 수행될 수 있다.

상기 기판 온로더(미도시)로부터 상기 가이드(113)을 따라 이송되는 본딩 대상 기판(bs)은 도 1에 도시된 바와 같이 x축 방향으로 이송되고, 상기 얼라인 비전유닛(12)은 갠트리 구조의 이송라인(11,13)에 의하여 이송되어 x-y 평면 상의 미리 결정된 위치로 이송될 수 있으며, 이송되는 본딩 대상 기판의 위치 정보를 촬상 방법으로 미리 수집하여 상기 본딩 테이블에서의 본딩 과정의 참고 데이터로 사용할 수 있다.

각각의 상기 기판(bs)이 상기 본딩 테이블(510)의 본딩 영역(sp)에 각각 정확하게 안착되어야 하지만, 이송과정에서 그 본딩 영역(sp)을 이탈하거나, 본딩 영역(sp) 내에서 기판이 비틀린 상태로 안착되어 기판이 본딩 영역(sp)을 이탈할 수 있다.

각각의 기판이 각각의 본딩 영역(sp)을 이탈하는 경우, 플럭스에 침지된 플립칩의 본딩 과정에서의 정확성을 담보할 수 없으며, 전기적 연결의 불량이 발생될 수 있기 때문이다.

전술한 바와 같이, 상기 플립칩의 픽업과정 또는 침지과정 등에서 야기될 수 있는 플립칩의 위치 편차를 본딩 과정에서 반영하기 위하여, 제1 비전유닛(910(1), 910(2))을 구비하여 플립칩의 하면을 촬상하여 플립칩의 위치 정보를 수집한 것과 마찬가지로, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 본딩 대상 기판(bs)의 안착 위치를 정확하게 판단하기 위하여 제2 비전유닛(1130(1), 1130(2))을 구비할 수 있다. 상기 제2 비전유닛(1320(1), 1320(2))은 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))과 함께 상기 작업부(1110(1), 1110(2))에 장착될 수 있다. 따라서, 상기 작업부(1110(1), 1110(2))가 이송되면, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 함께 이송될 수 있으므로, 상기 제2 비전유닛(1130(1), 1130(2)) 상기 이송라인(1100, 1300)에 의하여 x-y 평면 상의 임의의 위치로 이송될 수 있다.

상기 제2 비전유닛(1130(1), 1130(2))은 상기 플럭스 침지부(400)에 침지된 플립칩이 본딩되기 위하여 상기 본딩 테이블의 본딩 영역(sp)에 안착된 기판을 촬상하기 위하여 하방향(down-looking)으로 배치될 수 있다.

상기 제2 비전유닛(1130(1), 1130(2))은 상기 본딩 테이블(510) 상에 안착된 본딩 대상 기판(bs)의 얼라인 먼트를 확인하여 본딩 과정에서 기판의 위치 오차를 반영할 수 있다.

따라서, 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))은 플립칩의 하면을 촬상하여 본딩될 플립칩의 위치 오차를 판단하기 위한 이미지를 촬상하며, 상기 제2 비전유닛(1130(1), 1130(2))은 본딩 테이블의 본딩 영역(sp)에 각각 거치된 기판의 거치상태에서의 기판의 위치 즉, 칩의 본딩 위치를 판단하기 위한 이미지를 촬상할 수 있다.

상기 제2 비전유닛(1130(1), 1130(2)) 역시 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))과 마찬가지로 본딩 테이블의 본딩 영역(sp)에 각각 거치된 기판의 거치상태에서의 기판 상의 칩의 본딩 위치를 정확하게 판단하기 위하여 상기 기판의 각각의 본딩 영역(sp) 중 적어도 2 지점 이상의 영역을 촬상할 수 있다.

또한, 상기 제2 비전유닛(1130(1), 1130(2))은 본딩 대상 기판을 촬상하는 경우 이외에도 본딩이 완료된 기판을 촬상하여 본딩 과정에서 불량이 발생된 것을 판단하기 위한 이미지 촬상에도 사용될 수 있다.

이 경우, 기판에 대한 칩의 위치를 판단하여 불량 발생 여부를 판단할 수 있다. 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2)) 및 상기 제2 비전유닛(1130(1), 1130(2))에서 촬상된 이미지를 근거로 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)의 제어부는 상기 작업유닛(1120, 1130) 또는 상기 본딩 테이블의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다.

그리고, 칩 또는 기판의 비틀림(회전) 등의 오차는 본딩 헤드부를 회전 가능하게 구성하고, 칩의 본딩 방향(θ방향)이 수정되도록 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))(1320(1), 1320(2))를 회전시키는 방법으로 제거할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2)) 또는 비전유닛 등을 중첩된 갠트리 구조의 제1 및 제2 이송라인에 의하여 x-y 평면 상의 임의의 위치로 이송할 수 있으며, 본딩 헤드부와 같은 작업유닛에 z 축방향 승강 기능을 구비하는 경우, 작업유닛을 x-y-z 공간 상의 임의의 위치로 이송할 수 있다. 이러한 이송라인의 구조는 전술한 이미 기술한 바와 같은 열팽창에 의한 위치오차 또는 위치오차에 따른 이송라인의 비틀림 등의 문제를 유발할 수 있다.

상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 및 상기 가동부(1310a(1), 1310a(2), 1310b(1), 1310b(2))를 각각 구동하기 위한 구동수단에서 발생되는 열은 상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 및 상기 가동부(1310a(1), 1310a(2), 1310b(1), 1310b(2))의 위치오차를 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 작업부(1110(1), 1110(2))에 장착된 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 x-y 평면 상의 위치오차는 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 장착된 상기 작업부(1110(1), 1110(2))와 상기 작업부(1110(1), 1110(2))가 이송 가능하게 장착된 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 양단이 각각 연결되는 상기 가동부(1310a(1), 1310a(2), 1310b(1), 1310b(2))의 열팽창에 의한 위치오차에 의하여 유발될 수 있다.

상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 및 상기 가동부(1310a(1), 1310a(2), 1310b(1), 1310b(2))의 위치측정은 상기 작업부(1110(1), 1110(2))(1110) 및 상기 가동부(1310)에 장착된 위치센서가 각각의 이송라인에 구비된 리니어 스케일(미도시)을 감지하여 위치를 측정하게 되지만, 상기 작업부(1110(1), 1110(2))(1110) 및 상기 가동부(1310)를 구동하기 위하여 구비되는 구동수단에서 발생되는 열은 상기 작업부(1110(1), 1110(2))(1110) 및 상기 가동부(1310)를 각각 열팽창시킬 수 있으므로, 위치센서의 위치가 열팽창에 따라 가변되므로 각각의 작업부(1110(1), 1110(2))에 구비된 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 위치를 정확하게 감지하는 것은 불가능하다.

따라서, 열팽창에 의한 각각의 작업부(1110(1), 1110(2)) 또는 가동부의 위치오차는 플립칩 본딩과정의 정확성을 저해할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 플립칩 본딩과정의 정확성을 향상시키기 위한 방법으로서, 열팽창량을 최소화하는 방법을 제안한다.

열팽창량은 결국 작업부(1110(1), 1110(2)) 또는 가동부(1310a(1), 1310a(2), 1310b(1), 1310b(2))의 이송과정 또는 이송거리를 최소화하는 방법으로 구현될 수 있다.

특히 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 위치오차를 최소화하기 위하여 작업부(1110(1), 1110(2)) 또는 가동부(1310a(1), 1310a(2), 1310b(1), 1310b(2))의 이송과정 또는 이송거리를 최소화할 수 있으나, 상대적으로 작업부(1110(1), 1110(2))를 구동하기 위한 작업부(1110(1), 1110(2)) 구동수단의 열팽창에 의한 위치오차보다 상기 가동부(1310a(1), 1310a(2), 1310b(1), 1310b(2))를 구동하기 위한 가동부 구동수단의 열팽창에 의한 위치오차가 더 클 수 있기 때문에 가동부의 움직임을 최소화하는 것이 더 중요하다.

이는 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 양단이 구속된 상태로 장착된 제2 이송라인에 장착된 가동부는 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 무게 등에 의하여 상기 작업부(1110(1), 1110(2))와 비교하는 경우, 더 큰 구동력을 요구하게 되며, 그에 따른 발열량이 클 수 있기 때문이다.

반면, 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))에 장착된 작업부(1110(1), 1110(2))는 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2)) 및 제2 비전유닛 등이 장착되므로 상대적으로 큰 구동력을 요하지 않으므로, 발열에 의한 위치오차 등의 문제가 크게 발생되지 않을 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 y축과 평행한 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))을 x축방향으로 이송하기 위하여 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 양단이 구속된 상기 가동부(1310a(1), 1310a(2), 1310b(1), 1310b(2))의 움직임을 최소화하도록 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)에 의한 플립칩 본딩작업은 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 플립칩 공급부에서 상하 반전되도록 회전된 플립칩을 흡착하는 흡착과정, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))에 흡착된 플립칩을 플럭스 침지부에서 침지하는 침지과정, 플럭스 침지부에서 침지된 플립칩의 하면 이미지를 촬상하는 촬상과정 및 촬상과정이 완료된 플립칩의 위치를 보정하여 플립칩 본딩부에 본딩하는 본딩과정으로 구분될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 상기 가동부의 움직임을 최소화하기 위하여, 상기 플럭스 침지부와 상기 제1 비전유닛이 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))과 평행(제2 이송라인과 수직)한 임의의 축 상에 나란히 배치될 수 있다.

상기 플럭스 침지부와 상기 제1 비전유닛이 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))과 평행하게 배치되면, 상기 플럭스 침지부에서 침지된 플립칩이 상기 제1 비전유닛으로 이송되는 과정에서 상기 가동부는 이송 또는 구동될 필요가 없다.

따라서, 상기 가동부가 이송 또는 구동될 필요가 없으므로, 상기 가동부는 플립칩 본딩작업 중 전술한 침지과정 및 촬상과정이 수행되는 동안 추가적인 발열을 방지할 수 있으며, 상기 가동부를 냉각할 수 있는 시간을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)의 작업부(1110(1), 1110(2)) 및 상기 가동부는 초속 수 미터에 이르는 속도로 가속될 수 있으므로, 전술한 흡착과정, 침지과정, 촬상과정 및 본딩과정이 수행되는 각각의 흡착위치, 침지위치, 촬상위치 및 본딩위치로 상기 작업부(1110(1), 1110(2))가 이송되는 과정에서 작업부(1110(1), 1110(2))의 이송방향이 변경되는 경우, 작업부(1110(1), 1110(2))의 이송 관성에 의하여 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 정밀한 위치제어를 보장할 수 없다.

만일, 흡착위치, 침지위치, 촬상위치 및 본딩위치의 x축 방향 위치가 모두 상이한 경우에, 하나의 플립칩을 본딩하기 위한 플립칩 본딩작업에서 상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 즉, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))을 x축 방향으로 이송하기 위한 상기 가동부의 x축 방향 이송횟수는 4회일 수 있다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))이 결합된 가동부가 정지된 상태로 상기 작업부(1110(1), 1110(2))만 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))을 따라 y축 방향으로 이송될 수 있으며, 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))에 의한 상기 작업부(1110(1), 1110(2))에 장착된 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 이송경로 하부에 플럭스 침지부와 제1 비전유닛을 배치하는 방법으로 상기 가동부의 x축 방향 이송횟수는 3회로 줄어들 수 있다.

가동부의 x축 방향 이송횟수가 1회 단축됨에 따라 상기 가동부의 구동과정에서 발생될 수 있는 열을 식힐 수 있는 시간을 확보할 수 있으므로, 상기 가동부 구동수단의 열변형을 억제하여 정밀도를 유지할 수 있다.

물론, 상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 또는 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 위치 오차를 최소화하기 위하여 상기 가동부의 이송횟수 또는 방향 전환횟수를 최소화하기 위하여 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛을 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))과 평행(제2 이송라인과 수직)한 임의의 축 상에 나란히 배치될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 상기 플립칩 공급부와 상기 플럭스 침지부는 제2 이송라인과 평행(제1 이송라인과 수직)한 임의의 축 상에 나란히 배치될 수 있다.

상기 플립칩 공급부와 상기 플럭스 침지부는 제2 이송라인과 평행(제1 이송라인과 수직)한 임의의 축 상에 나란히 배치하면, 상기 작업부(1110(1), 1110(2))의 이송 또는 구동을 정지한 상태로 상기 제2 이송라인의 이송 또는 구동에 의하여 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))을 상기 플립칩 공급부에서 상기 플럭스 침지부로 이송할 수 있다.

상기 가동부에 비해 상기 작업부(1110(1), 1110(2))의 이송과정에서 발생되는 열의 양이 크지 않을 수 있지만, 상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 또는 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 위치 오차를 최소화하기 위하여 상기 작업부(1110(1), 1110(2))의 이송횟수 또는 방향 전환횟수를 최소화하기 위하여 상기 플립칩 공급부 및 상기 플럭스 침지부를 제2 이송라인과 평행(제1 이송라인과 수직)한 임의의 축 상에 나란히 배치할 수 있으며, 이 경우 상기 제2 이송라인에 의한 상기 작업부(1110(1), 1110(2))에 장착된 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 이송경로 하부에 플립칩 공급부 및 플럭스 침지부을 배치하는 방법으로 하나의 플립칩을 본딩하기 위한 본딩작업 싸이클의 상기 작업부(1110(1), 1110(2))의 y축 방향 이송횟수는 3회로 줄어들 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)의 다른 실시예를 도시한다. 도 1을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.

전술한 바와 같이, 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 양단이 구속된 상태로 장착된 제2 이송라인에 장착된 가동부는 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 무게 등에 의하여 상기 작업부(1110(1), 1110(2))와 비교하는 경우, 더 큰 구동력을 요구하게 되며, 그에 따른 발열량이 클 수 있으므로, 그 이송횟수 또는 이송거리를 최소화하는 것이 필요하다.

도 2에 도시된 실시예에서, 상기 플립핑 유닛(210), 상기 플럭스 침지부(400) 및 상기 제1 비전유닛(910)은, 상기 작업부(1110)와 상기 플립칩 본딩부(500)에 거치되는 본딩 대상 기판 간의 X축 이동 경로를 단축시키기 위하여 상기 X축 이동 경로의 중간 지점에 대해 Y축 방향으로 일렬로 나란히 배치될 수 있다.

도 2에 도시된 플립칩 본딩장치(1)는 플립칩 본딩장치(1)를 구성하는 플립칩 공급부, 플럭스 침지부 및 제1 비전유닛이 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))과 평행한 임의의 축 상에 나란히 배치될 수 있다. 즉, 플립칩의 흡착과정, 침지과정 및 촬상과정에서 상기 가동부의 동작 또는 이송과정을 생략할 수 있다.

구체적으로, 상기 플립칩 공급부는 웨이퍼로에서 분리된 이젝팅된 플립칩을 상기 본딩 헤드부가 픽업하도록 상하 반전시키기 위하여 회전시키는 한 쌍의 플립핑 유닛을 포함하며, 상기 플립핑 유닛이 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛과 함께 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))과 평행한 임의의 축 상에 일렬로 배치됨을 의미하는 것이다.

그리고, 플립칩 본딩과정을 수행하는 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 이송방향이 일방향이 되도록 상기 플럭스 침지부는 상기 플립핑 유닛과 상기 제1 비전유닛 사이에 배치될 수 있다.

따라서, 도 2에 도시된 플립칩 본딩장치(1)의 경우, 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))이 결합된 가동부가 정지된 상태로 상기 작업부(1110(1), 1110(2))만 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))을 따라 y축 방향으로 이송될 수 있으며, 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))에 의한 상기 작업부(1110(1), 1110(2))에 장착된 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))의 이송경로 하부에 플립칩 공급부, 플럭스 침지부 및 제1 비전유닛을 차례로 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))과 평행하게 배치하는 방법으로 상기 가동부의 x축 방향 이송횟수를 하나의 플립칩 본딩작업에서 2회로 줄어들 수 있다.

그리고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플립칩 공급부의 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 제1 비전유닛은 작업공간 내에 한 쌍씩 구비된다. 또한, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2)) 역시 한쌍씩 구비되어 플립칩 본딩작업에서의 공정공백을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 플립칩 공급부의 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 제1 비전유닛은 작업공간 내에 한 쌍씩 구비되며, 한 쌍의 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛은 제1 이송라인(1100(1), 1100(2)) 방향으로 대응(즉, y축 방향 동일 높이 또는 y축 동일 좌표)되는 위치에 구비되고, 상기 제2 이송라인 방향으로 대칭(y축 방향으로 제2 이송라인의 중심부를 기준으로 대칭 또는 동일 거리 이격)되는 위치에 구비되도록 배치되어, 플립칩 본딩장치의 제어변수를 단순화할 수 있고, 플립칩 본딩장치의 관리성을 향상시킬 수 있다.

한 쌍의 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛이 상기 제2 이송라인 방향으로 대칭된 위치에 구비되도록 하면 각각의 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛은 일정 거리 이격될 수 있으며, 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 구비된 작업부(1110(1), 1110(2))가 장착된 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))이 상호 접근되어도 그 물리적인 간섭을 어느 정도 완화할 수 있다.

도 3은 상기 작업부 근방의 확대도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 비전유닛 및 상기 본딩 헤드유닛(1120(1))은 상기 제1 이송라인(1100(1))과 평행하게 상기 작업부(1110(1))에 장착될 수 있다. 플립칩 본딩부의 본딩 기판의 본딩 영역(sp)에 본딩 헤드유닛(1120(1))보다 먼저 도달하여 용이하게 촬상이 가능하도록 하기 위함이다.

상기 본딩 헤드유닛(1120(1))이 구비된 상기 작업부(1110(1))는 상기 제1 이송라인(1100(1))에 장착되어 상기 제1 이송라인(1100(1))의 길이방향(y축 방향)을 따라 이송될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 제1 비전유닛(910(1))은 상기 본딩 헤드유닛(1120(1))에 의하여 흡착되어 이송되는 플립칩의 하면 이미지를 촬상할 수 있으며, 하나의 플립칩의 하면 이미지를 촬영하는 경우에도 적어도 2 지점 이상을 촬영할 필요가 있다.

그러나, 상기 제1 비전유닛(910(1))의 화각 내에 단일 플립칩의 전체 이미지가 포함되지 못하는 경우에는 이송되는 플립칩의 위치 정보의 파악을 위한 2 지점 이상의 촬상이 불가능할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)의 본딩 헤드유닛(1120(1))은 회전기능을 구비하고, 상기 제1 비전유닛(910(1))은 상기 본딩 헤드유닛(1120(1))에 의하여 이송되는 플립칩의 서로 다른 영역을 순차적으로 촬상하도록 구성될 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1))에 의하여 플립칩이 흡착된 상태에서 상기 본딩 헤드유닛(1120(1))은 미리 결정된 각도로 회전된 상태로 상기 제1 비전유닛(910(1)) 상부를 통과하도록 구성될 수 있다.

예를 들면, 상기 제1 비전유닛(910)의 화각 내에 상기 검사 대상 칩의 전체 이미지가 포함되지 못하는 경우에는, 상기 본딩 헤드유닛(1120)에 의하여 칩이 흡착된 상태에서 칩의 마주보는 꼭지점 영역이 제1 비전유닛(1120)에 의하여 촬상될 수 있도록, 상기 본딩 헤드유닛(1120)을 미리 결정된 각도로 회전시킨 상태로 상기 칩의 하면 이미지를 촬상하여 검사될 수 있다.

구체적으로, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1))에 의하여 칩이 흡착된 상태에서 칩의 마주보는 꼭지점 영역이 제1 비전유닛(910(1))에 의하여 순차적으로 2지점이 촬상될 수 있도록, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1))을 미리 결정된 각도로 회전시킨 상태로 상기 제1 비전유닛(910(1)) 상부를 통과할 수 있다.

구체적으로, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1))은 플립칩이 흡착된 상태로 플립칩의 양 꼭지점이 제1 비전유닛의 각각의 촬상 시점의 화각 내에 포착되어 이동될 수 있도록 회전시킬 수 있으며, 바람직하게는 제1 이송라인의 y축 방향과 플립칩의 양 모서리를 관통하는 임의의 축이 평행하게 배치되도록 플립칩을 회전시킬 수 있다.

회전된 플립칩의 제1 꼭지점 영역(P1(fc))이 상기 제1 비전유닛의 화각 내에 포착되면 제1 이미지를 촬상하고, 플립칩의 제2 꼭지점 영역(P2(fc))이 상기 제1 비전유닛의 화각 내에 포착되면 제2 이미지를 촬상하는 방법으로 하나의 플립칩의 2개의 검사용 이미지를 확보할 수 있다.

상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지가 촬상되는 동안 상기 작업부(1110(1))는 미리 결정된 속도로 이송될 수도 있고, 이송이 중단된 상태에서 촬상될 수도 있다.

그러나, 바람직하게는 본딩 헤드유닛이 플럭스를 침지하고 플럭스가 침지된 플립칩을 제1 비전유닛으로 이송하여 촬상에 의하여 검사하는 과정에서 이송이 중단된 상태에서 촬상 검사를 수행하는 것보다 미리 결정된 속도(예를 들면, 등속도로 이송)로 이송하는 과정에서 촬상 검사과정을 수행하는 것이 본딩 작업의 효율(UPH 등의 측면)에서 유리하다.

만일, 본딩 헤드유닛이 플럭스 침지부에서 플립칩을 침지하고, 침지된 플립칩을 제1 비전유닛에서의 촬상 검사를 위하여 감속되거나 정지하는 경우에 구동수단 등(예를 들면 모터)에 가해지는 부하가 크고 정지와 속도 가변에 따라 장비에 진동이 발생될 수 있지만, 본 발명에서와 같이 본딩 헤드유닛이 플럭스 침지부에서 플립칩을 침지하고, 침지된 플립칩을 제1 비전유닛에서의 촬상 검사를 위하여 등속도로 이송되면 구동수단 등(예를 들면 모터)에 가해지는 부하가 발생하지 않고, 장비의 진동이 발생되지 않으며 본딩 작업의 전체적인 효율 면에서도 유리하다.

그 다음 본딩 영역을 위해서는 본딩헤드유닛의 정지가 필요하기 때문에 서서히 속도를 감속해야 함은 도 7을 참조하여 다시 후술한다.

이와 같은 방법으로 촬상된 이미지는 플립칩의 위치정보로 사용되어 상기 플립칩 본딩부에서 본딩되는 과정에서 틀어진 위치 등이 보정될 수 있다.

상기 제1 비전유닛(910(1))에 의한 촬상이 완료되면, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1))은 흡착된 플립칩을 상기 플립칩 본딩부의 본딩 방향으로 다시 회전시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)의 본딩 헤드유닛의 이송궤적의 두 가지 예를 도시한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 플립칩의 본딩작업은 플립칩의 흡착과정, 침지과정, 촬상과정 및 본딩과정으로 구분될 수 있으며, 각각의 과정이 수행되는 장소는 각각 플립칩 공급부의 플립핑 유닛(210(1), 210(2)), 플럭스 침지부(400(1), 400(2)), 제1 비전유닛(910(1), 910(2)) 및 플립칩 본딩부(500)일 수 있다.

또한, 상기 플립핑 유닛(210(1), 210(2)), 플럭스 침지부(400(1), 400(2)), 제1 비전유닛(910(1), 910(2))은 한 쌍이 x축 방향으로 대칭된 위치에 구비될 수 있으며, 각각의 작업부에 구비된 본딩 헤드유닛은 각각의 플립핑 유닛(210(1), 210(2)), 플럭스 침지부(400(1), 400(2)), 제1 비전유닛(910(1), 910(2))에서 플립칩의 흡착과정, 침지과정, 촬상과정이 수행된 뒤 플립칩 본딩부(500)에서 본딩 대상 기판에 본딩될 수 있다.

따라서, 각각의 본딩 헤드유닛의 x-y 평면 상에서의 이동 궤적은 y축을 중심으로 대칭된 도형 형태를 갖을 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 하나의 플립칩 본딩작업은 4개의 세부 과정으로 구성될 수 있으며, 각각의 과정이 수행되는 x-y 평면 상의 위치가 다르며, 각각의 과정이 수행되는 위치 간의 최단 경로로 본딩 헤드유닛이 이송됨을 가정하면 본딩 헤드유닛의 궤적은 사각형 형태를 갖을 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 특히 가동부의 열팽창을 최소화하기 위하여 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2))와 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))을 제1 이송라인(y축)과 평행하도록 배치하므로, 그 본딩 헤드유닛의 이송 궤적은 제1 이송라인(y축)과 평행한 구간을 포함할 수 있다.

즉, 상기 궤적을 형성하는 제1 이송라인과 평행한 사각형의 변을 따라 상기 본딩 헤드유닛이 이송되는 경우, 상기 본딩 헤드유닛은 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)) 및 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))을 순차적으로 경유한다.

물론, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 작업부의 열팽창을 최소화하기 위하여 상기 플립칩 공급부 및 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2))를 x축과 평행하도록 배치하므로, 그 본딩 헤드유닛의 이송 궤적은 x축과 평행한 구간을 포함할 수도 있다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)를 구성하는 상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립칩 공급부, 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)), 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2)) 및 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2))를 순환하는 본딩 싸이클의 x-y 평면 상의 궤적은 사각형 형태일 수 있으며, 상기 궤적을 형성하는 사각형 중 적어도 하나의 변은 상기 제1 이송라인(y축) 또는 상기 제2 이송라인(x축)과 평행할 수 있다.

상기 본딩 헤드유닛의 궤적을 형성하는 삼각형 또는 사각형 중 적어도 하나의 변은 상기 제1 이송라인 또는 상기 제2 이송라인과 평행하다는 것은 상기 작업부 또는 상기 가동부 중 어느 하나가 작동되지 않는 구간이 있음을 의미함은 전술한 바와 같다.

도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 실시예에서, 상기 본딩 헤드유닛의 하나의 작업 싸이클의 이송 궤적은 모두 4각형 형태를 갖으며, 하나의 작업 싸이클을 수행하는 동안 상기 가동부는 제2 이송라인을 따라 3회 이송된다. 즉, 플립칩의 흡착과정이 하나의 작업의 시작이라면, 플립칩 본딩 헤드유닛의 x축 방향 좌표는 x2->x3->x3->x1과 같이 변화된다. 그러나, 침지과정과 촬상과정이 수행되는 동안의 본딩 헤드유닛의 x축 좌표는 모두 x3으로 동일하므로, 하나의 작업 싸이클 동안 상기 가동부의 x축 방향 이송횟수는 4회가 아닌 3회로 줄어들어 연속적인 구동 또는 이송에 따른 가동부 구동수단의 냉각시간을 확보할 수 있으며, 본딩 헤드유닛의 방향 전환 시에 발생되는 흔들림 또는 진동 등의 문제를 해결하여 정밀도를 요구하는 촬상과정 및 촬상을 통한 위치 보정에 있어서 유리하며, 본딩 헤드유닛의 이송과정과 촬상과정을 동시에 수행하는 것을 용이하게 할 수 있다.

반면, 제1 이송라인에 의한 작업부의 이송위치는 y축 방향 위치를 반영하며, 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, y2->y1->y3->y4로 4회 변화됨을 알 수 있다.

도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 양 궤적은 플립칩 공급부를 구성하는 플립핑 유닛의 위치 등에 따라 궤적이 달라질 수 있음을 도시한다.

또한, 상기 플립칩 본딩부(500)는 하나의 본딩 대상 기판에서의 본딩 포지션이 계속 변화될 것이므로 각각의 플립칩 본딩을 위한 이송궤적은 상기 플립칩 본딩부(500) 상의 본딩 위치에 따라 계속 가변될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)의 본딩 헤드유닛의 이송궤적의 다른 두 가지 예를 도시한다. 도 4를 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.

구체적으로 도 5(a)에 도시된 이송 궤적은 도 1에 도시된 플립칩 본딩장치(1)의 본딩 헤드유닛의 이송궤적일 수 있으며, 도 5(b)에 도시된 이송 궤적은 도 2에 도시된 플립칩 본딩장치(1)의 본딩 헤드유닛의 이송궤적일 수 있다.

도 5(a)에 도시된 본딩 헤드유닛의 이송궤적은 도 4에 도시된 이송 궤적과 마찬가지로 사각형 형태를 갖지만, x축 방향 상기 가동부의 이송 횟수가 3회임과 동시에 y축 방향 상기 작업부의 이송 횟수도 3회로 줄어든 예가 도시된다.

따라서, 상기 작업부 및 상기 가동부의 x축 방향 이송횟수와 y축 방향 이송횟수를 각각 1회 단축시킴에 따라 가동부와 작업부의 연속적인 구동에 의해 발열된 가동부 구동수단의 열을 식힐 수 있으며,가동부 또는 작업부의 구동수단의 열 변형을 방지할 수 있으므로 위치오차를 방지하고, 작업부 또는 가동부의 이송시 본딩 헤드유닛 등에 인가되는 진동 또는 흔들림을 어느 정도 줄일 수 있다.

도 5(b)에 도시된 본딩 헤드유닛의 이송궤적은 3각형 형태를 갖는다. 상기 플립핑 유닛(210(1), 210(2)), 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)) 및 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))이 제1 이송라인과 평행하게 나란히 배치되므로, 상기 가동부의 x축 방향 이송 횟수는 2회로 줄어들 수 있다.

도 5(b)에 도시된 실시예를 응용한 다른 실시예르 설명한다. 도 5(b)의 도면을 참조할 수 있다.

상기 플립핑 유닛(210(1), 210(2)), 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)) 및 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))은, 상기 작업부(1110(1), 1110(2))와 상기 본딩 대상 기판 간의 X축 이송 경로 또는 이송 횟수를 단축시키기 위하여 상기 X축 이동 경로의 중간 지점에 대해 Y축으로 일렬로 나란히 배치되게 구성할 수 있다.

이에 대하여, 보다 상세히 설명하면, 본 발명은 상기 플립핑 유닛(210(1), 210(2)), 상기 작업부(1110(1), 1110(2)), 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)), 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2)) 및 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))은 상기 플립칩 본딩부(500)를 공유할 수 있도록, 플립칩 본딩부의 Y축을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 한 쌍으로 구비되어 있는데, 작업부(1100(1), 1100(2))는 각각 플립칩 본딩부 상의 본딩 대상 기판을 각각 반씩 분담하여 플립칩의 본딩작업을 수행하게 된다.

즉, 상기 작업부 중 좌축 작업부(1100(1))는 도 1 및 도 2 상에 도시된 바와 같이, 좌측 플립핑 유닛(210(1)), 좌측 플럭스 침지부(400(1)), 좌측 제1 비전유닛(910(1)) 및 본딩 대상 기판의 좌측 반 영역(이하, 본딩 대상 기판의 '제1 영역'이라 함)를 순환하는 이송 경로를 따라 이송되고, 우측 작업부(1100(2))는 우측 플립핑 유닛(210(2)), 우측 플럭스 침지부(400(2)), 우측 제1 비전유닛(910(2)) 및 본딩 대상 기판의 우측 반 영역(이하, 본딩 대상 기판의 '제2 영역'이라 함)의 이송 경로를 따라 이송되며 각각의 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 본딩 작업을 수행한다.

따라서, 좌측 플립핑 유닛(210(1)), 좌측 플럭스 침지부(400(1)), 좌측 제1 비전유닛(910(1))을 본딩 대상기판의 제1 영역의 중간지점(본딩 대상 기판의 X축 방향 길이에 대하여 본딩 대상 기판의 좌측 단부로 부터 대략 1/4지점)에 대해 Y축으로 일렬로 나란히 배치시키면 좌측 작업부(1100(1)의 X축 이송 경로를 최소화할 수 있는 효과가 있다. 마찬가지로, 우측 플립핑 유닛(210(2)), 우측 플럭스 침지부(400(2)), 우측 제1 비전유닛(910(2))은 본딩 대상기판의 제2 영역의 중간지점(본딩 대상 기판의 X축 방향 길이에 대하여 본딩 대상 기판의 좌측 단부로 부터 대략 3/4지점)에 대해 Y축으로 일렬로 나란히 배치시킬 수 있다.

이 경우, 대한 작업부의 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 상기 플립핑 유닛(210(1), 210(2)), 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)), 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2)) 및 상기 플립칩 본딩부(500)를 순환하는 본딩 사이클의 X-Y평면상의 이송궤적을 별도로 도시하지는 않았지만, 그 이송 궤적은 도 5(b)보다는 훨씬 작은 삼각형 또는 직선 영역으로 나타낼 수 있을 것이다.

따라서, 상기 본딩 헤드유닛이 흡착과정, 침지과정 및 촬상과정에서 상기 가동부의 이송 또는 구동이 정지된 상태이므로 충분한 냉각시간을 확보할 수 있으며, 상기 가동부의 열팽창에 의하여 발생되는 위치 오차 등의 문제를 크게 완화할 수 있다. 이 경우, y축 방향 이송 횟수는 4회로 동일하다.

하지만, 상대적으로 작업부를 구동하기 위해서는 큰 구동력을 요구하지 않으므로, 작업부의 구동에 의해서는 발열량이 적어서 발열에 따른 위치오차의 발생문제의 영향은 크지 않으므로, 상기 가동부의 x축 방향 이송횟수를 2회 또는 1회 감소시키는 실익은 크다.

도 4 및 도 5를 정리하면, 상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립칩 공급부, 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)), 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2)) 및 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2))를 순환하는 본딩 싸이클의 x-y 평면 상의 궤적은 삼각형 또는 사각형으로 구성되고, 상기 궤적을 형성하는 삼각형 또는 사각형 중 적어도 하나의 변은 상기 제1 이송라인 또는 상기 제2 이송라인과 평행할 수 있다.

상기 궤적을 형성하는 제1 이송라인과 평행한 삼각형 또는 사각형의 변을 따라 상기 본딩 헤드유닛이 이송되는 경우, 상기 본딩 헤드유닛은 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)) 및 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))을 순차적으로 경유하거나, 상기 플립칩 공급부, 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)) 및 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))을 순차적으로 경유함을 확인할 수 있다.

상기 궤적을 형성하는 삼각형 또는 사각형의 꼭지점 중 적어도 하나의 꼭지점의 위치는 각각의 본딩 싸이클마다 가변될 수 있으며, 가변되는 꼭지점의 위치는 플립칩 본딩부(500)에 대응될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치의 본딩 헤드유닛의 이송궤적의 다른 두 가지 예를 도시한다. 도 4 및 도 5를 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 플립칩 본딩장치의 제어부는 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2))를 경유하여 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2)) 상부로 이송되는 동안 등속도로 이송되도록 상기 작업부의 구동수단을 구동할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))은 그 상부를 통과하는 플립칩의 하면을 촬상하기 위하여, 상기 작업부에 의한 상기 본딩 헤드유닛을 정지한 상태로 촬상할 수도 있지만, 본딩 작업의 효율을 위하여, 본딩 헤드유닛의 이송과정과 제1 비전유닛(910(1), 910(2))에 의한 촬상과정을 동시에 수행할 수 있다.

즉, 상기 본딩 헤드유닛을 정지시키지 않고 이송하면서 상기 제1 비전유닛(910(1), 910(2))에 의하여 촬상을 수행할 수 있다.

도 6(a) 및 도 6(b)에서 제2 구간(B)은 플럭스 침지부(400(1), 400(2))를 경유한 본딩 헤드유닛이 제1 비전유닛(910(1), 910(2))로 이송되는 과정이므로, 전술한 바와 같이 등속도로 이송될 수 있다.

그러나, 본딩 헤드유닛(500)에서의 본딩 작업은 본딩 헤드유닛이 정지된 상태에서 수행되어야 한다. 따라서, 도 6(a) 및 도 6(b)에서, 제2 구간(B) 이후 제3 구간(C)에서는 y축 방향 상기 작업부는 감속되어야 한다. 물론, 상기 작업부가 상기 플립칩 본딩부에서 갑자기 정지되도록 하고, 계속 등속도로 구동될 수도 있으나, 본딩 헤드유닛에 가해지는 충격을 최소화하기 위하여 갑자기 정지되는 방법이 아니라 상기 작업부를 서서히 감속시키는 방법으로 제어할 수 있다.

도 6(a) 및 도 6(b)에서, 정지되었던 상기 가동부는 x축 방향으로 |x3-x1| 또는 |x2-x1| 거리만큼 이송되어야 하므로, 상기 가동부는 정지된 상태에서 가속되어 이송된 후 다시 감속되어 플립칩 본딩부에서 정지되어야 한다.

즉, 제4 구간(D)와 달리 제3(구간)에서는 각각의 작업부 및 가동부의 속도의 변화율이 서로 다르므로, 상기 본딩 헤드유닛의 궤적은 직선이 아닌 곡선이 될 수 있으며, 전체 이송 궤적에서 외측으로 볼록한 형태의 곡선 형태를 갖을 수 있다.

즉, 제3(구간)에서는 초기 속도는 상기 작업부의 속도가 빠르지만 감소되며, 상기 가동부의 속도는 제로 상태에서 어느 정도 증가 후 다시 감소되는 패턴을 보일 것이므로, 본딩 헤드유닛의 궤적은 곡선 궤적을 갖을 수 있다.

상기 플립핑 유닛(210(1), 210(20))에서 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2))로 이송되는 제1 구간(A)은 각각 작업부가 정지된 상태에서 가동부만 구동되거나, 가동부가 정지된 상태에서 작업부만 구동되도록 구성될 수 있음은 전술한 바와 같다.

또한, 도 6(b)에 도시된 실시예에서, 상기 플립핑 유닛(210(1), 210(20))에서 상기 플럭스 침지부(400(1), 400(2)) 및 본딩 헤드부가 각각 일렬로 배치되므로, 제4 구간(D)에서 방향 전환 뒤 제1 구간(A)에서도 촬상 검사시의 본딩 헤드유닛의 이송속도인 등속도로 가속될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)의 블록 구성도를 도시한다. 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 플립칩을 픽업, 이송 및 본딩하기 위한 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2)), 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 장착되며, 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))을 미리 결정된 이송경로로 이송하기 위한 제1 및 제2 이송라인(1100, 1300), 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))에 의하여 픽업된 플립칩 또는 상기 플립칩의 본딩 대상 기판을 촬영하기 위한 제1 및 제2 비전유닛(910, 1310), 상기 본딩 대상 기판이 거치되는 플립칩 본딩부(500) 및 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2)), 상기 이송부(600) 및 상기 제1 및 제2 비전유닛(910, 1310)을 제어하며, 상기 제1 및 제2 비전유닛(910, 1310)에 의하여 촬영된 이미지에 의하여 플립칩의 본딩 위치의 오차를 수정하고 본딩 작업을 제어하는 제어부(800)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 비전유닛(910) 및 제2 비전유닛(1320)에서 촬영된 칩 또는 기판의 이미지는 제어부의 메모리(810)에 저장된 비교정보 또는 알고리즘에 의하여 제어부의 처리장치(860)에서 비교 또는 처리되어 각각의 칩의 정확한 본딩을 위한 제어신호를 발생시켜 상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2)) 또는 플립칩 본딩부(500) 등을 정밀하게 제어할 수 있다.

상기 제어신호의 예는 픽업된 플립칩 또는 거치된 기판의 위치오차와 방향오차 등에 따른 본딩 과정에서의 보정해야 하는 거리, 각도 또는 방향 등일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플립칩 본딩장치(1)는 전술한 웨이퍼 공급부(100), 플립칩 공급부(200), 플럭스 침지부(400), 플립칩 본딩부(500), 그리고 본딩 완료된 기판을 반출하기 위한 기판 반출부 등을 더 포함할 수 있으며, 각각의 구성요소는 플립칩 본딩장치(1)의 제어부(800)에서 전송된 제어신호를 수신함과 동시에 각각의 구성요소의 상태 정보를 피드백 전송하여 미리 결정된 간섭 또는 중단없이 본딩 공정 계속 진행될 수 있도록 할 수 있다.

따라서, 각각의 구성요소들은 각각 필요한 센서와 구동유닛 등을 포함하는 개념으로 이해되어야 하며, 각각의 구성요소 들에서 제공된 센싱정보 또는 상태정보는 제어부의 메모리(860)에 저장 또는 갱신되어 제어부의 처리부(810)에 의하여 새로운 제어신호를 발생하게 된다.

상기 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))은 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))에 이송가능하게 장착되는 작업부(1110(1), 1110(2))에 장착되고, 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 양단은 가동부를 매개로 상기 제2 이송라인에 장착된다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))의 작업부(1110(1), 1110(2)) 및 상기 제2 이송라인의 가동부는 각각 구동수단을 구비하고, 각각의 구동수단을 제어하기 위한 제어부는 상기 작업부(1110(1), 1110(2))의 구동수단을 구동하여 상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 또는 그 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 상기 플럭스 침지부를 경유하여 상기 제1 비전유닛 상부로 이송되는 동안 상기 가동부의 구동수단을 정지시킬 수 있다.

이 경우, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛은 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))과 평행한 임의의 축 상에 나란히 배치될 수 있다.

상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 및 상기 가동부는 각각의 제1 이송라인(1100(1), 1100(2))과 제2 이송라인 상에서 상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 및 상기 가동부를 이송하기 위한 구동수단을 구비하며, 상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 및 상기 가동부의 구동수단을 제어하기 위한 제어부는 상기 작업부(1110(1), 1110(2))의 구동수단을 구동하여 상기 작업부(1110(1), 1110(2))가 상기 플립칩 공급부로부터 상기 플럭스 침지부를 경유하여 상기 제1 비전유닛 상부로 이송되는 동안 상기 가동부의 구동수단을 정지시킬 수 있다. 따라서, 상기 제어부가 상기 작업부(1110(1), 1110(2))의 본딩 헤드유닛(1120(1), 1120(2))이 상기 플립칩 공급부, 상기 플럭스 침지부, 상기 제1 비전유닛 및 상기 플럭스 침지부를 순환하는 본딩 싸이클 동안, 상기 가동부 구동수단의 구동횟수는 상기 작업부(1110(1), 1110(2)) 구동수단의 구동횟수보다 적을 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

1 : 플립칩 본딩장치
210 : 플립핑 유닛
400 : 플럭스 침지부
500 : 플립칩 본딩부
1100 : 제1 이송라인
1110 : 작업부
1120 : 본딩 헤드유닛
1300 : 제2 이송라인
910 : 제1 비전유닛
1130 : 제2 비전유닛

Claims

웨이퍼에서 각각의 칩을 픽업하여 칩의 상하면이 반전되도록 회전시키는 플립핑 유닛;
Z축 방향 이송 및 Z축 중심으로 회전이 가능하며, 상기 플립핑 유닛에 의해 상하면이 반전되도록 회전된 칩을 픽업하는 본딩 헤드유닛이 구비되는 작업부;
상기 본딩 헤드유닛에 의해 픽업된 칩의 하면을 침지하기 위한 플럭스 침지부;
상기 플럭스 침지부에서 침지된 칩의 하면 이미지의 촬상 검사를 위한 제1 비전유닛;
상기 제1 비전유닛에 의한 검사 결과에 따라 본딩 헤드유닛에 의해 위치가 보정된 칩이 본딩 대상 기판에 본딩되는 플립칩 본딩부;
상기 작업부가 각각 장착되고, 각각의 상기 작업부를 y축 방향으로 이송하기 위한 제1 이송라인; 및
각각의 상기 제1 이송라인의 양단이 각각 연결되는 가동부가 장착되며, 상기 가동부를 상기 제1 이송라인의 이송방향과 수직한 x축 방향으로 이송하기 위하여 상기 제1 이송라인과 수직한 x축 방향으로 평행하게 배치되는 한 쌍의 제2 이송라인을 포함하고, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛은 상기 제1 이송라인과 평행한 임의의 축 상에 나란히 배치되는 플립칩 본딩장치.
제1항에 있어서,
상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛은 Y축을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 한 쌍이 구비되고, 상기 작업부가 구비된 제1 이송라인은 한 쌍이 독립적으로 구동되도록 상기 제2 이송라인에 장착되는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제1항에 있어서,
상기 플립핑 유닛은 상기 플럭스 침지부와 함께 제2 이송라인과 평행한 축 상에 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제1항에 있어서,
상기 플립핑 유닛은 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛과 함께 제1 이송라인과 평행한 축 상에 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제1항에 있어서,
상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛은 상기 작업부와 상기 플립칩 본딩부에 거치되는 본딩 대상 기판 간의 X축 이동 경로를 단축시키기 위하여 상기 X축 이동 경로의 중간 지점에 대해 Y축 방향으로 일렬로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제1항에 있어서,
상기 본딩 헤드유닛에 의하여 칩이 픽업된 상태에서 상기 칩이 상기 제1 비전유닛 상부를 통과하며, 상기 제1 비전유닛은 그 상부를 통과하는 칩의 하면 이미지를 촬상하여 검사하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 비전유닛의 화각 내에 상기 칩의 전체 이미지가 포함되지 못하는 경우에는, 상기 본딩 헤드유닛에 의하여 칩이 흡착된 상태에서 칩의 마주보는 꼭지점 영역이 제1 비전유닛에 의하여 촬상될 수 있도록, 상기 본딩 헤드유닛을 미리 결정된 각도로 회전시킨 상태로 상기 칩의 하면 이미지를 촬상하여 검사하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제7항에 있어서,
상기 본딩 헤드유닛을 미리 결정된 각도로 회전시킨 상태로 상기 제1 비전유닛 상부를 통과하면서 상기 칩의 하면 이미지를 순차적으로 촬상하여 검사하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제1항에 있어서,
상기 작업부 및 상기 가동부는 각각의 제1 이송라인과 제2 이송라인 상에서 상기 작업부 및 상기 가동부가 이송되도록 구동력을 제공하는 구동수단을 각각 구비하며, 상기 작업부 및 상기 가동부의 구동수단을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 작업부의 구동수단을 구동하여 상기 작업부가 상기 플럭스 침지부를 경유하여 상기 제1 비전유닛 상부로 이송되는 동안 상기 가동부의 이송을 중단시키는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제1항에 있어서,
상기 작업부 및 상기 가동부는 각각의 제1 이송라인과 제2 이송라인 상에서 상기 작업부 및 상기 가동부가 이송되도록 구동력을 제공하는 구동수단을 각각 구비하며, 상기 작업부 및 상기 가동부의 구동수단을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립핑 유닛으로부터 상기 플럭스 침지부를 경유하여 상기 제1 비전유닛 상부로 이송되는 동안 상기 가동부의 이송을 중단시키는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제 9항에 있어서,
상기 제어부는 상기 작업부가 상기 플럭스 침지부를 경유하여 상기 제1 비전유닛 상부로 이송되는 동안 등속도로 이송되도록 상기 작업부의 구동수단을 구동시키는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부, 상기 제1 비전유닛 및 상기 플럭스 침지부를 순환하는 1회의 본딩 작업 싸이클 동안, 상기 가동부 구동수단의 구동횟수는 상기 작업부 구동수단의 구동횟수 이하인 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제1항에 있어서,
상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부, 상기 제1 비전유닛 및 상기 플립칩 본딩부를 순환하는 본딩 싸이클의 x-y 평면 상의 궤적은 삼각형 또는 사각형 형태이며, 상기 궤적을 형성하는 삼각형 또는 사각형 중 적어도 하나의 변은 상기 제1 이송라인 또는 상기 제2 이송라인과 평행한 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제13항에 있어서,
상기 궤적을 형성하는 제1 이송라인과 평행한 삼각형 또는 사각형의 변을 따라 상기 본딩 헤드유닛이 이송되는 경우, 상기 본딩 헤드유닛은 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛 및 상기 플립칩 본딩부를 순차적으로 경유하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제13항에 있어서,
상기 궤적을 형성하는 삼각형 또는 사각형의 꼭지점 중 상기 본딩 헤드유닛이 플립칩 본딩부에서 본딩 작업을 수행하는 과정에서 형성되는 궤적에 의한 꼭지점은 가변되는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는 상기 작업부의 본딩 헤드유닛이 상기 플립핑 유닛, 상기 플럭스 침지부, 상기 제1 비전유닛 및 상기 플럭스 침지부를 순환하는 1회의 본딩 작업 싸이클 동안, 상기 가동부 구동수단의 구동횟수는 2회 또는 3회인 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는 상기 플럭스 침지부 및 상기 제1 비전유닛을 경유하는 동안에는 등속도로 구동되다가 상기 플립칩 본딩부로 이송되는 동안에는 감속되도록 상기 가동부의 구동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩장치.