KR101362728B1 - 칩 고정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칩을 기판 위에 고정하는 칩 고정 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 칩 고정 장치는 칩 접합 장비와 결합하는 몸통부 및 일부는 몸통부에 고정되고, 다른 일부는 칩이 기판에 고정되도록 칩에 압력을 가하는 다리부를 포함한다.

Description

칩 고정 장치{APPARATUS FOR FIXING DEVICE}
본 발명은 칩 고정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔더링 단계에서 칩들을 기판 상부에 고정시키는 장치에 관한 것이다.
전자 제품을 패키징할 때, 하나의 기판에 여러 종류의 칩이 접합될 수 있다. 예를 들어, 광통신용 송수신 모듈은 하나의 기판 상에 레이저다이오드(Laser Diode, LD), 포토다이오드(Photo Diode, PD), 모니터링 포토다이오드(monitoring Photo Diode, mPD), 써미스터(Thermistor)등 다양한 종류의 광칩들을 포함할 수 있다. 광통신용 송수신 모듈에서 하나의 기판(예로써, 실리콘 광학 벤치, SiOB) 상에 광칩들을 접합하기 위한 방법으로서 주로 Au/Sn 공정 솔더가 사용된다.
하나의 솔더링 공정에서 복수의 칩을 접합하기 위해, 종래에는 공정 Au/Sn 솔더를 Au/Sn 공정 솔더의 용융점보다 낮은 온도로 가열하였다. 그리고, 부착될 칩을 Au/Sn 공정 솔더의 용융점보다 높은 온도로 가열하여 칩과 접촉하는 Au/Sn 공정 솔더 부분만 국부적으로 용융되도록 하였다.
그러나, 종래 기술은 Au/Sn 공정 솔더의 국부 용융이 불충분하게 되거나 고온 가열에 의해 칩의 성능이 저하되는 문제점이 있었다. 한편, 각기 다른 조성을 갖는 다양한 공정 솔더들을 사용하여, 복수의 솔더링 과정을 수행하는 방법도 제안되었다. 그러나, 이는 공정을 복잡하게 만들고 공정 비용을 증가시킨다.
본 발명의 목적은 여러 종류의 칩을 하나의 Au/Sn 공정 솔더를 사용하여 기판위에 접합시킬수 있는 칩 고정 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 칩 접합 공정을 단순화시키는 칩 고정 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 공정 비용을 절감시키는 칩 고정 장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 칩 고정 장치는 칩 접합 장비와 결합하는 몸통부; 및 일부는 상기 몸통부에 고정되고, 다른 일부는 칩이 기판에 고정되도록 상기 칩에 압력을 가하는 다리부를 포함한다.
실시 예로서, 상기 몸통부는 상기 칩 접합 장비와 접촉하여, 상기 몸통부를 상기 칩 접합 장비에 고정하는 고정부; 및 상기 고정부와 상기 다리부를 연결하는 연결부를 포함한다.
실시 예로서, 상기 몸통부의 둘레는 상기 칩 접합 장비의 칩툴의 크기에 따라 가변된다.
실시 예로서, 상기 고정부는 벨트(belt)이다.
실시 예로서, 상기 다리부는 상기 칩과 직접 접촉하여 상기 칩에 수직 압력을 가하는 접촉부; 및 상기 칩 접합 장비로부터의 압력을 상기 접촉부에 전달하거나 상기 접촉부로부터의 압력을 지지하는 지지부를 포함한다.
실시 예로서, 상기 다리부는 상기 몸통부와 상기 지지부의 수평 간격을 확장 또는 축소하는 체결부를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 다리부는 상기 지지부와 상기 접촉부의 사이에 위치한 스프링부를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 칩은 상기 기판 중 솔더가 위치한 부분에 고정된다.
실시 예로서, 상기 칩 접합 장비는 상기 다리부에 압력을 제공하는 가압 장비이다.
실시 예로서, 상기 칩 접합 장비는 플립 칩 본더(Flip Chip Bonder) 또는 픽 앤 플레이스(Pick and Place) 장비이다.
본 발명의 실시 예에 따른 칩 고정 장치는 하나의 Au/Sn 공정 솔더로써 여러 종류의 칩을 기판 위에 접합시킬 수 있다.
또한, 칩 접합 공정이 단순화된다.
또한, 칩 접합 공정에서 소모되는 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 칩 고정 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 몸통부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 다리부의 구성을 나타내는 도면이다.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명들은 모두 청구된 발명의 부가적인 설명을 제공하기 위한 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우에, 이는 그 외의 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 여기에서 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 칩 고정 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 칩 고정 장치(1000)는 몸통부(100) 및 다리부들(100a, 100b)을 포함한다.
몸통부(100)는 칩 고정 장치(1000)를 칩 접합 장비에 결합시킨다. 다리부들(100a, 100b)은 칩들에게 압력을 가하여, 칩들을 기판상의 놓여진 위치에 고정시킨다. 몸통부(100)와 다리부들(100a, 100b)은 서로 연결 및 고정된다. 각 다리부들(100a,100b)은 동일한 구조 및 기능을 갖는다.
이하에서 몸통부(100) 및 다리부들(100a, 100b)의 구성 및 기능이 구체적으로 설명된다.
도 2는 도 1에 도시된 몸통부의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 몸통부(100)는 고정부(110), 연결부들(120a, 120b) 및 고정쇠들(130a, 130b)을 포함한다.
한편, 각 연결부들(120a, 120b)의 구성 및 기능은 동일하므로 이하에서는 하나의 연결부(120a)에 대해서만 설명한다. 마찬가지로, 고정쇠들(130a, 130b)의 경우에도 하나의 고정쇠(130a)에 대해서만 설명한다.
고정부(100)는 칩 접합 장비(미도시)와 결합한다. 실시 예로서, 고정부(100)와 결합하는 칩 접합 장비는 플립 칩 본더(Flip Chip Bonder) 또는 픽 앤 플레이스(Pick and Place) 장비일 수 있다. 고정부(100)는 칩 접합 장비의 모양에 따라 다양한 형태가 될 수 있다. 예를 들어, 고정부(100)와 결합되는 칩 접합 장비의 부분(이하 칩툴이라 한다)이 원형일 경우, 고정부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 원통형일 수 있다.
또한, 고정부(100)의 둘레는 결합되는 칩툴의 크기에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, 고정부(100) 벨트 형태로 되어 있어 그 둘레가 조절될 수 있다. 다른 예로서, 고정부(100)는 신축성있는 소재로 만들어져, 칩툴의 크기에 맞게 그 둘레가 늘어날 수도 있다.
연결부(120a)는 고정부(100) 및 다리부(200a, 도 1 참조)와 연결되어, 몸통부(100)를 다리부(200a)에 고정시킨다. 실시 예로서, 연결부(120a)는 도 2에 도시된 바와 같이 T자 형태일 수 있다. 다른 실시 예로서, 연결부(120a)는 집게 형태 또는 나사 형태일 수 있다.
고정쇠(130a)는 연결부(120a)를 고정부(110)에 고정시킨다. 고정쇠(130a)를 조이면 연결부(120a)와 고정부(110)의 결합은 단단해진다. 고정쇠(130a)를 풀면 연결부(120a)와 고정부(110)의 결합은 느슨해진다. 실시 예로서, 고정쇠(130a)는 막대 형태 또는 나사 형태일 수 있다.
상기와 같은 몸통부(100)의 구성에 의하면, 칩 고정 장치(1000)가 칩 접합 장비에 결합된다. 또한, 다양한 모양 및 크기의 칩툴에 대해서도 칩 고정 장치(1000)를 결합시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 다리부의 구성을 나타내는 도면이다. 다리부들(200a, 200b)의 구성 및 기능은 서로 동일하므로, 이하에서는 하나의 다리부(200a)에 대해서만 설명한다.
도 3을 참조하면, 다리부(200a)는 체결대(210), 지지부(240), 접촉부(250) 및 스프링부(260)를 포함한다.
체결대(210)는 연결부(120a, 도 2 참조)와 결합하여 다리부(200a)를 몸통부(100)에 고정시킨다. 체결대(210)는 연결부(120a)의 형태에 따라 삽입홈(220) 또는 체결구(230)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 연결부(120a)가 막대 형태이면, 연결부(120a)는 삽입홈(220)을 통해 체결대(210)에 삽입될 수 있다. 또한, 연결부(120a)가 체결대(210)에 삽입되는 깊이를 조절함으로써, 다리부(200a)의 위치는 수평 방향으로 확장 또는 축소될 수 있다.
이때, 연결부(120a)와 체결대(210)를 고정시키기 위해 체결구(230)가 사용될 수 있다. 체결구(230)를 조이면, 연결부(120a)와 체결대(210)의 결합은 단단해진다. 체결구(230)를 풀면, 연결부(120a)와 체결대(210)의 결합은 느슨해진다. 실시 예로서, 체결구(230)는 나사 형태일 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 체결대(210)는 예시적인 것으로서, 체결대(210)는 몸통부(100)와 다리부(200a)를 결합시키는 다양한 형태의 구조를 가질 수 있다.
지지부(240)는 체결대(210) 및 스프링부(260)를 연결하고, 스프링부(260)에 가해지는 수직 방향의 압력을 지지한다. 실시 예로서, 지지부(240)는 수직 방향에 대해 길이가 신장 및 수축될 수 있다.
접촉부(250)는 기판위에 놓인 칩을 고정시킨다. 접촉부(250)는 칩과 직접 접촉한다. 그리고, 접촉부(250)는 다른 부품의 솔더링 과정에서 칩이 움직이지 않도록 칩에 수직 방향의 압력을 가한다.
스프링부(260)는 지지부(240)와 접촉부(250) 사이에 위치하여, 지지부(240)와 접촉부(250)를 연결한다. 또한, 스프링부(260)는 지지부(240)로부터 가해지는 압력을 접촉부(250)에 전달한다.
스프링부(260)는 스프링을 포함하여 큰 압력이 가해질 때 그 일부를 탄성에너지로서 흡수한다. 그 결과, 접촉부(250)에 의해 고정되는 칩이 과도한 압력을 받아 파괴되는 것을 방지한다.
한편, 스프링부(260)는 수직 방향으로 길이 변화가 가능할 수 있다. 스프링부(260)는 그 일부를 지지부(240)속에 수납함으로써, 수직 방향으로 길이가 변화될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르면, 다리부(200a)는 몸통부(100)와 연결되어, 칩 접합 장비로부터 가해지는 압력을 기판위의 칩에 전달한다. 다리부(200a)에 의해 압력을 전달받은 칩은 압력에 의해 기판 위에 고정되어, 패키지 또는 솔더링 공정에서 흔들리지 않는다. 한편, 다리부(200a)는 체결대(210), 지지부(240), 스프링부(260)의 구성에 의해 수직 또는 수평 방향으로 길이가 확장 또는 축소될 수 있다. 다리부(200a)는 칩이 위치한 기판의 위치 및 칩의 높이에 따라 수평 또는 수직 길이를 조절함으로써, 칩에 최적의 압력을 전달할 수 있다.
상기와 같은 몸통부(100) 및 다리부(200a,200b)에 의한 칩 고정 장치(1000)는 칩 접합 장비(미도시)에 부착되어, 기판위의 칩에 압력을 가한다.
칩 고정 장치(1000)는 솔더링 단계에서 칩의 위치를 고정시킨다. 고정된 칩은 접촉하는 공정 솔더가 용융되어도 움직이지 않는다. 따라서, 복수의 칩을 동일 조성의 공정 솔더로써 접합할 때, 공정 솔더를 용융점 이상으로 가열하여도 칩들이 원래의 위치를 유지한다.
따라서, 칩 고정 장치(1000)는 하나의 공정 솔더로써 복수의 칩을 기판에 접합할 수 있다. 그러므로, 공정이 단순화되고 공정 비용이 감소한다. 또한, 칩에 직접 열을 가하지 않으므로, 칩의 열 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 각 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1000 : 칩 고정 장치
100 : 몸통부 110 : 고정부
120a : 연결부 130a : 고정쇠
200a, 200b : 다리부
210 : 체결대 220 : 삽입홈
230 : 체결구 240 : 지지부
250 : 접촉부 260 : 스프링부

Claims (10)

  1. 칩 접합 장비와 결합하는 몸통부; 및
    일부는 상기 몸통부의 양측면에 각각 고정되고, 다른 일부는 칩이 기판에 고정되도록 상기 칩에 압력을 가하는 두 개의 다리부들을 포함하고,
    상기 두 개의 다리부들 각각은,
    상기 칩과 직접 접촉하여 상기 칩에 수직 압력을 가하는 접촉부;
    상기 칩 접합 장비로부터의 압력을 상기 접촉부에 전달하거나 상기 접촉부로부터의 압력을 지지하는 지지부;
    지지부와 상기 접촉부의 사이에 위치한 스프링부; 및
    상기 몸통부와 상기 지지부의 수평 간격을 확장 또는 축소하는 체결부를 포함하는 칩 고정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸통부는,
    상기 칩 접합 장비와 접촉하여, 상기 몸통부를 상기 칩 접합 장비에 고정하는 고정부; 및
    상기 고정부와 상기 다리부를 연결하는 연결부를 포함하는 칩 고정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부의 둘레는 상기 칩 접합 장비의 칩툴의 크기에 따라 가변되는 칩 고정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정부는 벨트(belt)인 칩 고정 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩은 상기 기판 중 솔더가 증착된 부분에 고정되는 칩 고정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩 접합 장비는 상기 다리부에 압력을 제공하는 가압 장비인 칩 고정 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩 접합 장비는 플립 칩 본더(Flip Chip Bonder) 또는 픽 앤 플레이스(Pick and Place) 장비인 칩 고정 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0970976A (ja) * 1995-09-04 1997-03-18 Fuji Electric Co Ltd ピエゾ素子加圧接着装置
KR20080015387A (ko) * 2005-06-13 2008-02-19 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 반도체 소자 접합 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 접합방법
KR20080064373A (ko) * 2007-01-04 2008-07-09 삼성전자주식회사 반도체 칩의 다이 어태치 시스템

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