KR101324057B1 - 접합용 기판을 운반하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

기판에 접합을 행하기 위한 접합 장치는, 접합 동안 제1 기판을 클램프하기 위한 제1 기판 보유 디바이스와 접합 동안 제2 기판을 클램프하기 위한 제2 기판 보유 디바이스를 포함한다. 각각의 기판 보유 디바이스는 기판을 수용하는 각각의 온로딩 위치와 기판이 접합되는 접합 위치 및 접합된 기판이 기판 보유 디바이스로부터 제거되는 오프로딩 위치 사이에서 순차적으로 이동 가능하다. 제1 액추에이터는 제1 이송로를 따라 온로딩 위치로부터 접합 위치로, 그리고 제1 복귀로를 따라 오프로딩 위치로부터 접합 위치까지 제1 기판 보유 디바이스를 구동하도록 작동 가능하다. 제2 액추에이터는 제2 이송로를 따라 온로딩 위치로부터 접합 위치로, 그리고 오프로딩 위치로부터 온로딩 위치로 제2 복귀로를 따라 제2 기판 보유 디바이스를 구동하도록 작동 가능하다.

Description

접합용 기판을 운반하기 위한 장치{APPARATUS FOR TRANSPORTING SUBSTRATES FOR BONDING}
본 발명은 기판을 운반하기 위한 장치에 관한 것이고, 특히 접합 어플리케이션용 기판을 운반하기 위한 장치에 관한 것이다.
반도체 패키지의 조립체에 사용되는 와이어 또는 다이 접합기에서, 전자 디바이스를 장착하기 위한 기판은 패턴 인식, 기판의 정렬 및 기판 상에 와이어 또는 다이스 접합을 위해 기판 운반 장치의 컨베이어를 따라 운반되고 인덱스된다. 기판을 운반하는 하나의 종래의 방식은 가이드 레일을 따라 몇 개의 인덱서를 사용하여 이를 지지하는 것이다. 도 1a 내지 도 1c에 도시된 기판 운반 장치(100)는 두 개의 인덱싱 디바이스 사이에서 기판(102)을 운반하는 종래의 이동 시퀀스를 활용한다. 입력 인덱서(106)와 출력 인덱서(108)는 기판(102)을 선형으로 중계하도록 가이드 레일(104)을 따라 정렬된다. 기판(102)은 가이드 레일(104)의 입력 단부와 출력 단부의 대략 중간에서 입력 인덱서(106)로부터 출력 인덱서(108)로 전달된다.
도 1a는 가이드 레일(104)을 따라 접합 위치에 위치된 윈도우 클램프(110)를 도시한다. 입력 인덱서(106)와 윈도우 클램프(110)는 모두 가이드 레일(104)에 대해 폐쇄되어, 가이드 레일(104)의 입력 단부에 적재된 기판(102)에 대해 클램프한다. 출력 인덱서(108)는 가이드 레일(104)을 따라 하류에 위치되고, 기판(102)을 수용하기 위해 대기 위치에서 개방되어 유지된다. 기판(102)이 윈도우 클램프(110)에 보유되면, 다이 접합 위치에서 다이 접합이 수행된다. 기판(102)이 추가적으로 인덱스되고 출력 인덱서(108)에 도달한 후에, 출력 인덱서(108)는 도 1b에 도시된 바와 같이 기판(102) 상에 클램프된다. 동시에, 입력 인덱서(106)는, 윈도우 클램프(110)와 출력 인덱서(108)에 의해 지지되어 있는 기판(102)을 해제하도록 개방된다. 출력 인덱서(108)는 도 1c에 도시된 바와 같이 접합된 기판(102)을 오프로딩하기 위해 가이드 레일(104)의 단부쪽으로 기판(102)을 인덱스하는 것을 계속하면서, 입력 인덱서(106)는 개방되어 가이드 레일(104)을 따라 인덱싱하기 위해 다른 기판(102)을 수용하도록 대기한다.
이러한 종래의 인덱싱 장치는 입력 인덱서(106) 및 출력 인덱서(108)와 윈도우 클램프(110)를 개폐하는 것이 요구된다. 이들의 추가적인 이동은 시간 소모적이고 기계의 처리량에 악영향을 미친다. 또한, 입력 인덱서(106)로부터 출력 인덱서(108)까지의 기판(102)의 전달은, 이러한 전달이 전술한 바와 같이 기판(102) 상에서 해제 또는 클램핑을 위해 입력 인덱서(106)와 출력 인덱서(108) 각각이 개폐되도록 요구되기 때문에, 기판(102)에 위치 에러를 야기할 수 있다. 따라서, 야기되는 임의의 위치 에러를 보정하기 위한 기판(102)의 재조정이 각각의 전달 후에 필요하다. 또한 가이드 레일(104)을 따라 다이 접합 위치에서 사전 검사에 의한 배치 보상이 요구된다.
기판을 전달하기 위한 다중 인덱서를 채용한 하나의 종래 기술 조립체는 발명의 명칭이 "워크피스의 조립 장치 및 운반 장치/방법(Assembly Device And Transport Device/Method of Workpiece)"인 일본 특허 공개 공보 제2006-156444호 에 개시된다. 조립체는 워크스테이션 사이에서 기판을 운반하기 위해 두 개의 픽 앤드 플레이스 운반 아암을 사용한다. 따라서 인덱서 사이의 기판의 이동이 요구되기 때문에, 이러한 조립체는 전술한 문제점과 단점에 직면한다. 따라서 운반 프로세스 동안 위치 에러를 야기하지 않고 효과적으로 기판을 운반하기 위한 기판 운반 장치를 고안하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명의 목적은 종래의 이중 인덱서 장치에 비해 증가된 처리량으로 접합 동작을 위해서 하나의 위치에서 다른 위치로 기판을 운반하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명은 기판에 접합을 수행하기 위한 접합 장치를 제공하며, 이러한 접합 장치는,
접합 동안 제1 기판을 클램프하기 위한 제1 기판 보유 디바이스와 접합 동안 제2 기판을 클램핑하기 위한 제2 기판 보유 디바이스로서, 각각의 기판 보유 디바이스는 기판을 수용하는 각각의 온로딩 위치와, 기판이 접합되는 접합 위치 및 접합된 기판이 기판 보유 디바이스로부터 제거되는 오프로딩 위치 사이에서 순차적으로 이동하도록 작동되는, 제1 기판 보유 디바이스 및 제2 기판 보유 디바이스와,
제1 이송로를 따라 온로딩 위치로부터 접합 위치로, 그리고 제1 복귀로를 따라 오프로딩 위치로부터 온로딩 위치로 제1 기판 보유 디바이스를 구동하도록 작동되는 제1 액추에이터와,
제2 이송로를 따라 온로딩 위치로부터 접합 위치로, 그리고 제2 복귀로를 따라 오프로딩 위치로부터 온로딩 위치로 제2 기판 보유 디바이스를 구동하도록 작동되는 제2 액추에이터를 포함한다.
첨부된 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 본 발명을 설명하는 것이 편리하다. 도면과 관련된 설명의 자세한 사항은 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 광의의 인식의 대부분을 대체하는 것으로 이해되어서는 안된다.
본 발명은 첨부된 도면을 고려할 때 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 참조함으로써 용이하게 명백할 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 가이드 레일을 따라 두 개의 인덱싱 디바이스 사이에서 기판을 운반하기 위한 종래의 운동 시퀀스의 개략 평면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 기판 운반 장치의 등축도.
도 3은 장치의 두 개의 인덱싱 디바이스의 이중 작업 경로를 도시하는, 도 2의 기판 운반 장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 기판 운반 장치의 등축도.
도 5는 두 개의 인덱싱 디바이스의 작업 경로를 도시하는 도 4의 방향 P로부터의 기판 운반 장치의 측면도.
본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 기판 운반 장치(10)의 등축도이다. 각각의 기판(12)은 개별적으로 운반될 수 있거나, 다수의 개별 기판이 캐리어에 장착되어 함께 운반될 수 있다. 기판 운반 장치(10)는 입력 단부와 대향하는 출력 단부를 갖는 장치(10)의 제1 측에 선형 가이드 레일(14)을 포함한다. 반도체 다이스가 다이 접합기로 기판(12)에 접합되는, 장치의 접합 위치를 통과하는 중심선에 대해 제1 측에 대향된 장치(10)의 제2 측에 위치된 다른 선형 가이드 레일(도 3 참조)이 있다.
제1 인덱싱 디바이스(15)는 장치(10)의 제1 측에 장착되며, 제2 인덱싱 디바이스(16)는 장치(10)의 제2 측에 장착된다. 제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15, 16) 각각은 개별 액추에이터에 의해 구동되는 X 및 Y 캐리지(11, 13)를 구비한 X-Y 위치설정 테이블을 포함한다. 제1 인덱싱 디바이스(15)는 X 캐리지(11) 및 Y 캐리지(13)를 갖는 것으로 도시되고, 제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15, 16)는 서로에 대해 독립적으로 이동 가능하다.
제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15, 16)는, 제1 및 제2 기판 보유 디바이스(18, 20)에 커플링되어 지지되며, 이들은 가이드 레일(14)의 입력 단부(온로딩 영역을 포함함)로부터 출력 단부(오프로딩 영역을 포함함)까지의 이송로를 따라 순차적으로 이동 가능하다. 제1 및 제2 기판 보유 디바이스(18, 20)는 각각 기판(12)의 접합 동안 기판(12)을 클램프하고, 이송로로부터 이격된 개별 복귀로를 따라 기판 온로딩 영역으로 복귀한다. 따라서, 각각의 기판 보유 디바이스(18, 20)는 각각 제1 및 제2 순환 작업로 ABCD, A'B'C'D'를 따라 이동 가능하고, 각각의 완성된 순환 작업로는 사각형 형상이다. 순환 작업로는 접합 위치를 중심으로 서로 거울 대칭이다.
특히, 각각의 복귀로 CD, C'D'는 수평면의 이송로 AB, A'B'로부터 수평으로 이격되어, 하나의 기판 보유 디바이스(18, 20)의 이동은 복귀로 CD, C'D'를 따라서 다른 것을 차단되지 않는다. 제1 기판 보유 디바이스(18)의 이송로 AB의 위치는 제2 기판 보유 디바이스(20)의 이송로 A'B'의 위치와 중첩될 수 있다. 기판(12)에 대한 각각의 기판 보유 디바이스(18, 20)의 로딩 시간은 엇갈려야(staggered) 한다. 따라서, 기판은 연속적으로 인덱스될 수 있고, 각각의 인덱싱 디바이스(15, 16)의 아이들 시간은 감소된다.
도시된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 기판 보유 디바이스(18, 20)는 수직 방향으로 하나의 기판(12)을 클램프하도록 배열된다. 기판 보유 디바이스(18, 20)는 또한 수평으로 기판(12)을 보유하도록 구성될 수 있다. 기판 보유 디바이스(18, 20)는, 전술한 종래의 기판 운반 장치(100)에서와 같이 하나의 인덱서로부터 다른 인덱서로 기판(12)을 전달하지 않고 온로딩, 분배, 다이 접합 및 오프로딩 영역들을 통해 기판(12)을 이동시킴으로써, AB 및 A'B'를 따라 가이드 레일(14)의 입력 단부로부터 출력 단부로 기판(12)을 이송하도록 기판(12)을 보유하고 클램프한다. 온로딩, 다이 접합 및 오프로딩 위치들 또는 영역들은 직선 상에 위치되어, 선형 가이드 레일(14)이 상기 직선의 대향측에 위치된다. 따라서, 이송 동안 기판(12)의 재정렬이 필요없기 때문에, 기판 전달 동안 인덱서 및 윈도우 클램프의 개폐를 위한, 또는 패턴 인식 지연을 위한 추가의 시간을 할당할 필요가 없다.
기판(12)이 가이드 레일(14)의 출력 단부에서 오프로딩된 후에, 각각의 기판 보유 디바이스(18, 20)는 복귀로 CD/C'D'를 통해 가이드 레일(14)의 입력 단부로 복귀한다. 다음에, 제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15, 16)가 기판 보유 디바이스(18,20)를 온로딩 위치 A 및 A'에 재위치 설정하고, 가이드 레일(14)의 입력 단부로부터 출력 단부까지의 추가 기판(12)의 이송 프로세스를 반복할 것이다.
도 3은 장치(10)의 두 개의 인덱싱 디바이스(15, 16)의 이중 작업로를 도시하는 도 2의 기판 운반 장치(10)의 평면도이다. 제1 기판 보유 디바이스(18)는 제1 순환 작업로 ABCD를 따라 이동하고, 제2 기판 보유 디바이스(20)는 다른 순환 작업로 A'B'C'D'를 따라 이동한다. 제1 기판 보유 디바이스(18)는 기판(12)을 보유하고 클램프하여 기판(12)을 가이드 레일(14)의 입력 단부로부터 그 출력 단부로 다른 인덱서에 기판(12)을 전달하지 않고 X 방향으로 AB를 따라 이송한다. 제2 기판 보유 디바이스(20)는 제1 기판 보유 디바이스(18)와 이격되고 기판(12)을 보유하고 클램프하여 기판(12)을 가이드 레일(14)의 입력 단부로부터 그 출력 단부로 A'B'를 따라 운반한다. 두 기판 보유 디바이스(18, 20)는 동일한 접합 위치 또는 개별 접합 위치에서 접합하기 위해 기판(12)을 위치시킨다. 제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15, 16)는 동일한 또는 개별 오프로딩 위치(B, B')에서 다이 접합 후에 기판(12)을 오프로딩하고, CD/C'D'를 따라 다시 D 및 D'로, 그리고 A 및 A'로 기판 보유 디바이스(18, 20)를 이동시킴으로써 각각 동일 또는 개별의 온로딩 위치(A, A')에서 가이드 레일(14)의 입력 단부로 복귀한다.
제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15, 16)는 기판(12)을 접합하기 위해 교호식으로 운반된다. 제1 인덱싱 디바이스(15)가 오프로딩된 1개의 기판(12)과 로딩된 다른 기판(12)에 결합되면, 또 다른 기판(12)은 접합된다. 따라서, 이러한 구성에서 적어도 두 개의 인덱싱 디바이스를 가짐으로써, 각각의 인덱싱 디바이스의 임의의 아이들 시간이 크게 감소된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 기판 운반 장치(10')의 등축도이다. 기판 운반 장치(10')는 공통 기부(22)에 장착된 제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15', 16')를 포함한다. 제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15', 16')는 또한 제1 및 제2 Y 위치설정 테이블(24, 28)과 Z 위치설정 테이블(26, 30)을 포함한다. 제1 및 제2 기판 보유 디바이스(18, 20)는 각각 제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15', 16')에 장착되고, 각각의 위치설정 테이블에서 직교하는 XYZ 방향을 따른 인덱싱 디바이스(15', 16')의 이동에 따라 이동 가능하다. 각각의 위치설정 테이블은 개별적으로 작동되는 캐리지를 포함하여, 제1 및 제2 기판 보유 디바이스(18, 20)는 캐리지를 따라 독립적으로 운반 가능하다.
도 4에서, 한 쌍의 트랙을 포함하는 X 캐리지(21)는 X 방향을 따라 기판 보유 디바이스(18)를 운반하고, 또한 한 쌍의 트랙을 포함하는 Y 캐리지(23)는 Y 방향을 따라 제1 기판 보유 디바이스(18)를 운반한다. 제2 인덱싱 디바이스(16')의 Z 캐리지(31)는 Z 방향을 따라 기판 보유 디바이스(20)를 운반하기 위해 한 쌍의 트랙을 갖는 것으로 도시된다. 제1 기판 보유 디바이스(18)는 제1 순환 작업로 EFGH를 통해 이동하고, 제2 기판 보유 디바이스(20)는 제2 순환 작업로 E'F'G'H'를 따라 이동하며, 두 순환 작업로는 수직면에 놓여있다. 제1 순환 작업로 EFGH는 제2 순환 작업로 E'F'G'H'에 중첩될 수 있다. 각각의 기판 보유 디바이스(18, 20)의 기판(12)의 로딩 시간은 엇갈려야 한다. 또한, 제1 및 제2 인덱싱 디바이스(15', 16')의 이동이 방해되지 않도록 보장하기 위해, 두 기판 보유 디바이스(18, 20)용의 이송 및 복귀로는 상이한 높이이다.
도 5는 두 개의 인덱싱 디바이스의 작업로를 도시하는 도 4의 방향 P로부터의 기판 운반 장치(10')의 측면도이다. 제1 기판 보유 디바이스(18)는, 순환 작업로 EFGH를 따라, 복귀로 GH를 통해 복귀하기 전에 이송로 EF를 따라 이동한다. 도시된 바와 같이, 기판(12)은 다이 접합을 위해 다이 접합 위치에서 유지된다. 제1 인덱싱 디바이스(15')는 제2 인덱싱 디바이스(16')로부터 이격되고, 제2 인덱싱 디바이스(16')보다 높게 위치된다. 이러한 방식으로, 기판 보유 디바이스(18, 20)의 이송 및 복귀로는 상이한 높이를 가져서, 하나의 인덱싱 디바이스의 이동이 다른 인덱싱 디바이스에 의해 방해되지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 운반 장치(10)는 기판(12)의 이송 처리량을 개선시킨다는 것을 이해해야 한다. 가이드 레일(14)의 입력 단부로부터 출력 단부로 기판의 운반 동안 인덱서들 사이에서 기판(12)이 전달되지 않기 때문에, 위치설정 에러가 발생하지 않는다. 따라서, 이송의 개시 전에 기판 보유 디바이스(18, 20)에 기판(12)을 정렬하기 위해, 하나의 광학계만이 가이드 레일(14)의 입력 단부에 위치되기만 하면 된다. 또한, 기판 보유 디바이스(18, 20)가 전체 인덱싱 처리 동안 기판(12)을 확실하게 지지하기 때문에, 접합 위치에서 기판(12)을 클램프하기 위해 임의의 윈도우 클램프를 사용하는 것이 불필요하다. 따라서, 하나의 인덱서로부터 다른 인덱서로의 기판(12)의 전달과, 기판(12)의 재정렬을 위한 추가의 패턴 재인식으로부터 발생하는 지연이 방지될 수 있다. 접합 동작을 위해 가이드 레일(14)을 따라 기판(12)을 이송하기 위한 기계적인 사이클 시간은 크게 감소된다. 또한, 동시에 작동하는 적어도 두 개의 독립적으로 이동 가능한 인덱싱 장치를 가짐으로써, 각각의 인덱싱 디바이스의 아이들 시간이 감소된다. 장치의 전체 처리량은 종래 기술에 비해 감소될 수 있다.
본원에 개시된 발명은 특정하게 설명된 것 이외에 변경, 변형 및/또는 추가를 허용하며, 본 발명은 전술한 설명의 사상과 범주 내에서 있는 이러한 모든 변경, 변형 및/또는 추가를 포함한다는 것이 이해될 것이다.

Claims (18)

  1. 기판에 접합을 행하기 위한 접합 장치로서,
    상기 접합 장치는,
    접합 동안 제1 기판을 클램프하기 위한 제1 기판 보유 디바이스와 접합 동안 제2 기판을 클램프하기 위한 제2 기판 보유 디바이스로서, 각각의 기판 보유 디바이스는 기판들을 수용하는 각각의 온로딩 위치와 기판들이 접합되는 접합 위치 및 접합된 기판들이 상기 기판 보유 디바이스로부터 제거되는 오프로딩 위치 사이에서 순차적으로 이동하도록 작동되는, 제1 기판 보유 디바이스 및 제2 기판 보유 디바이스;
    제1 이송로를 따라 온로딩 위치로부터 접합 위치로, 그리고 제1 복귀로를 따라 오프로딩 위치로부터 온로딩 위치로 상기 제1 기판 보유 디바이스를 구동하도록 작동되는 제1 액추에이터; 및
    제2 이송로를 따라 온로딩 위치로부터 상기 접합 위치로, 그리고 제2 복귀로를 따라 오프로딩 위치로부터 온로딩 위치로 상기 제2 기판 보유 디바이스를 구동하도록 작동되는 제2 액추에이터를 포함하며,
    상기 제1 기판 보유 디바이스는 제1 선형 가이드 레일에 장착되고, 상기 제2 기판 보유 디바이스는 제2 선형 가이드 레일에 장착되고, 상기 제1 및 제2 선형 가이드 레일은 상기 각각의 온로딩 위치, 접합 위치 및 오프로딩 위치와 나란히 연장하고,
    상기 제1 선형 가이드 레일과 제2 선형 가이드 레일은, 각각의 기판 보유 디바이스의 온로딩 위치, 접합 위치 및 오프로딩 위치를 통과하는 직선의 대향측에 위치되는, 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판 보유 디바이스는 동일한 접합 위치를 갖는, 접합 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판 보유 디바이스는 동일한 온로딩 위치 및 오프로딩 위치를 갖는, 접합 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이송로를 따라 상기 제1 및 제2 기판 보유 디바이스에 의해 진행하는 위치들이 중첩되는, 접합 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 복귀로는 상기 제1 이송로로부터 이격되고, 상기 제2 복귀로는 제2 이송로로부터 이격되는, 접합 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판 보유 디바이스는 각각의 제1 및 제2 순환 작업로를 따라 이동하도록 작동하고, 각각의 완성된 순환 작업로는 사각형 형상인, 접합 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 순환 작업로는 상기 접합 위치에 대해 상기 제2 순환 작업로와 거울 대칭인, 접합 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 순환 작업로는 수평면들 상에 놓여있는, 접합 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 순환 작업로는 수직면들 상에 놓여있는, 접합 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 각각의 기판 보유 디바이스의 이송로와 복귀로는 상이한 높이를 갖는, 접합 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 접합 공구는 상기 접합 위치에서 상기 기판들에 반도체 다이스를 접합하도록 작동되는 다이 접합기를 포함하는, 접합 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 기판 보유 디바이스들은 상기 기판들을 수직 방향으로 클램프하도록 구성되는, 접합 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 보유 디바이스에 커플링된 제1 인덱싱 디바이스와 상기 제2 기판 보유 디바이스에 커플링된 제2 인덱싱 디바이스를 더 포함하고, 상기 제1 인덱싱 디바이스는 상기 제2 인덱싱 디바이스와 독립적으로 이동하는, 접합 장치.
  17. 제16항에 있어서, 각각의 인덱싱 디바이스는 이송로에 직교하는 방향들로 각각의 기판 보유 디바이스를 위치시키도록 작동되는 다수의 위치설정 테이블들을 더 포함하는, 접합 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판 보유 디바이스는 접합을 위해 교호식으로 상기 제1 및 제2 기판 보유 디바이스의 접합 위치들로 기판들을 운반하도록 구성되는, 접합 장치.
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