KR101501018B1 - 칩 본딩 시스템 및 리플로우 장치 - Google Patents

칩 본딩 시스템 및 리플로우 장치 Download PDF

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KR101501018B1
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reflow
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이승훈
최철연
김영준
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주식회사 루멘스
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Abstract

본 발명은 칩 본딩 장치와 리플로우 장치를 인라인(In-line)화하여 생산성을 높이고 칩과 기판의 균일한 접착을 가능하게 하는 칩 본딩 시스템 및 리플로우 장치에 관한 것으로서, 기판 스트립을 로딩하는 로딩부; 상기 로딩부에 의해 로딩된 상기 기판 스트립의 다이에 접착제를 도포하고, 도포된 상기 접착제 상에 반도체 장치를 마운팅하는 본딩부; 상기 본딩부와 인라인 배치되고, 상기 반도체 장치가 마운팅된 상기 기판 스트립을 리플로우하는 리플로우부; 리플로우된 상기 기판 스트립을 언로딩하는 언로딩부; 및 상기 본딩부에서 상기 리플로우부까지 상기 기판 스트립을 인라인으로 이송하는 스트립 이송 장치;를 포함할 수 있다.

Description

칩 본딩 시스템 및 리플로우 장치{Chip bonding system and reflow apparatus}
본 발명은 칩 본딩 시스템 및 리플로우 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생산성을 높이고 칩과 기판의 균일한 접착을 가능하게 하는 칩 본딩 시스템 및 리플로우 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN 다이오드 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 광의 지향성이 강하여 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 기판이나 리드프레임에 실장한 후, 패키징할 수 있어서 여러 가지 용도로 모듈화하여 각종 조명 장치나 디스플레이 장치 등에 적용할 수 있다.
이러한 발광 소자는 칩 본딩 장치에 의해 웨이퍼로부터 분리된 개별 칩의 형태로 기판 또는 기판 스트립에 접착제로 접착될 수 있다.
이어서, 별도의 리플로우 장치를 통해 칩과 기판 사이의 접착제를 경화시켜서 칩을 기판에 고정시킬 수 있다.
그러나, 이러한 발광 소자를 칩의 형태로 기판이나 기판 스트립에 접착하는 칩 본딩 장치와 이들을 리플로우하는 리플로우 장치는 서로 독립적으로 설치된 것으로 작업자나 로봇이 기판을 장비들 사이에서 운송해야 하는 번거로움이 있었고, 각각의 장치에 로딩 장치나 언로딩 장치가 중복 설치되는 등 제품 생산 시간이 길어지고 장비 설치 비용이 많이 소모되는 문제점이 있었다.
또한, 칩을 기판이나 기판 스트립에 접착하는 과정에서, 2개의 평면 사이에 접착제가 접촉되기 때문에, 접촉시 접착제 내부에 기포가 발생되거나 가스가 포함되어 접착력을 크게 떨어뜨리고, 다른 부품이나 후속 공정에 악영향을 주는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 칩 본딩 장치와 리플로우 장치를 인라인(In-line)화하여 생산 시간 및 비용을 크게 절감할 수 있고, 스탬프 핀 클리닝 장치를 설치하여 이물질에 의한 불량 발생 요소를 제거함으로써 양질의 제품을 생산할 수 있으며, 리플로우시 가압 핀으로 접착제 내부의 기포나 가스를 제거하여 접착력을 크게 향상시키고, 제품의 불량을 방지할 수 있게 하는 칩 본딩 시스템 및 리플로우 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 칩 본딩 시스템은, 기판 스트립을 로딩하는 로딩부; 상기 로딩부에 의해 로딩된 상기 기판 스트립의 다이에 접착제를 도포하고, 도포된 상기 접착제 상에 반도체 장치를 마운팅하는 본딩부; 상기 본딩부와 인라인(In-line) 배치되고, 상기 반도체 장치가 마운팅된 상기 기판 스트립을 리플로우하는 리플로우부; 리플로우된 상기 기판 스트립을 언로딩하는 언로딩부; 및 상기 본딩부에서 상기 리플로우부까지 상기 기판 스트립을 인라인으로 이송하는 스트립 이송 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 반도체 장치는, LED 칩일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 본딩부는, 상기 접착제를 수용하는 접착제 수용조; 상기 접착제 수용조에 수용된 상기 접착제를 묻혀서 상기 기판 스트립에 스탬핑하는 스탬프 핀(stamp pin); 상기 스탬프 핀을 상기 접착제 수용조에서 상기 기판 스트립까지 이송시키는 스탬프 핀 이송 장치; 웨이퍼에서 개별 칩을 분리하여 상기 기판 스트립의 다이에 마운팅하는 픽커; 및 상기 픽커를 상기 웨이퍼에서 상기 기판 스트립까지 이송시키는 픽커 이송 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 본딩부는, 상기 스탬프 핀에 잔류하는 이물질을 클리닝하는 스탬프 핀 클리닝 장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 스탬프 핀 클리닝 장치는, 상기 스탬프 핀의 선단을 둘러싸는 형상이고, 상기 스탬프 핀의 선단에 잔류하는 이물질을 진공 흡입하는 진공컵;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 스탬프 핀 클리닝 장치는, 상기 스탬프 핀의 선단과 접촉되어 상기 스탬프 핀의 선단에 잔류하는 이물질을 제거하는 스폰지;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 스탬프 핀 클리닝 장치는, 상기 스탬프 핀의 선단에 잔류하는 이물질을 세정하는 세정액을 수용하는 세정액 수용조;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 리플로우부는, 리플로우시 일단부가 상기 반도체 장치를 가압할 수 있는 가압 핀; 및 상기 가압핀의 타단부에 설치되고, 상기 기판 스트립 방향으로 복원력이 작용하는 탄성 스프링;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 리플로우부는, 상기 탄성 스프링의 탄성력을 조절하는 조절 나사;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 리플로우 장치는, 반도체 장치가 마운팅된 기판 스트립의 리플로우시, 일단부가 상기 반도체 장치를 가압할 수 있는 가압 핀; 및 상기 가압핀의 타단부에 설치되고, 상기 기판 스트립 방향으로 복원력이 작용하는 탄성 스프링;을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 생산 시간 및 장비 설치 비용을 절감하여 생산성 및 설치 비용을 크게 향상시킬 수 있고, 이물질에 의한 불량 발생 요소를 제거하여 양질의 제품을 생산할 수 있으며, 가압 핀으로 접착제 내부의 기포나 가스를 제거하여 칩과 기판의 견고한 접착이 가능하고, 제품의 불량을 방지할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 칩 본딩 시스템을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 칩 본딩 시스템에 의해 가공되는 기판 스트립을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 7은 도 1의 칩 본딩 시스템의 스탬프 핀 클리닝 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 다른 일례에 따른 스탬프 핀 클리닝 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 7의 또 다른 일례에 따른 스탬프 핀 클리닝 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리플로우 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 칩 본딩 시스템(1000)을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 그리고, 도 2 내지 도 6은 도 1의 칩 본딩 시스템(1000)에 의해 가공되는 기판 스트립을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 칩 본딩 시스템(1000)은, 크게 로딩부(10)와, 본딩부(20)와, 리플로우부(30)와, 언로딩부(40) 및 스트립 이송 장치(50)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 로딩부(10)와, 본딩부(20)와, 리플로우부(30)와, 언로딩부(40)는 상기 스트립 이송 장치(50)에 의해 서로 연결되어 전체적으로 하나의 장비를 이루어 설치될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 칩 본딩 시스템(1000)은, 하나의 상기 로딩부(10)와 하나의 상기 언로딩부(40)를 포함할 수 있다. 그러므로, 종래의 칩 본딩 장치와 종래의 리플로우 장치를 하나의 장비로 인라인(In-line)화하여 생산 시간 및 비용을 크게 절감할 수 있다.
여기서, 상기 로딩부(10)는, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 칩 본딩 시스템(1000)의 전방에 설치되는 것으로 예를 들어서, 각종 액츄에이터들로 이루어진 로딩 로봇(R1)에 의해 기판 스트립(1)을 로딩할 수 있는 각종 로딩 장치들이 적용될 수 있다.
또한, 상기 언로딩부(40)는, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 칩 본딩 시스템(1000)의 후방에 설치되는 것으로 예를 들어서, 각종 액츄에이터들로 이루어진 언로딩 로봇(R2)에 의해 리플로우된 상기 기판 스트립(1)을 언로딩할 수 있는 각종 언로딩 장치들이 적용될 수 있다.
더욱 구체적으로 예시하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판 스트립(1)은 매거진(M)에 수용되어 로딩되거나 매거진(M)으로 언로딩될 수 있다.
여기서, 상기 기판 스트립(1)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 기판들이 서로 일렬 또는 복수렬로 매트릭스 배치되어 서로 연결된 구조체로서, LED 칩이 실장될 수 있도록 적당한 기계적 강도와 절연성을 갖는 재료나, 표면에 절연성을 띠는 전도성 재질로 제작될 수 있다. 즉, 상기 기판 스트립(1)은 전체가 절연성 재질일 수도 있고, 적어도 표면은 절연성을 띠는 전도성 재질일 수도 있다.
예를 들어서, 상기 기판 스트립(1)은, 에폭시계 수지 시트를 적어도 하나 이상의 층으로 형성시킨 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)일 수 있다. 또한, 상기 기판 스트립(1)은, 연성 재질의 플랙서블 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
이외에도, 상기 기판 스트립(1)은, 레진, 글래스 에폭시 등의 합성 수지 기판이나, 열전도율을 고려하여 세라믹(ceramic) 기판 스트립이 적용될 수 있고, 이외에도 절연 처리된 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 기판 스트립 등이 적용될 수 있으며, 플레이트 형태나 리드 프레임 스트립 형태의 기판 스트립들이 적용될 수 있다.
또한, 상기 기판 스트립(1)은, 가공성을 향상시키기 위해서 적어도 EMC(Epoxy Mold Compound), PI(polyimide), 세라믹, 그래핀, 유리합성섬유 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 상기 기판 스트립(1)에는 도시하지 않았지만 배선층이 전도층 패턴의 형태로 설치될 수 있다. 이러한 배선층은 열전도성이 우수하고 비교적 저렴한 재질인 구리, 알루미늄 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
이 때, 이러한 패턴 형성 방법은 열압착 가공, 도금 가공, 접착 가공, 스퍼터링 가공이나, 기타 식각 가공, 프린팅 가공, 스프레이 가공 등의 방법이 이용될 수 있다.
또한, 상기 기판 스트립(1)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각종 봉지재는 물론이고, 반사 구조체나 각종 리드들이 설치될 수 있다. 이러한 봉지재나 반사 구조체나 리드들에 대한 기술은 이미 널리 알려진 기술로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 본딩부(20)는, 상기 리플로우부(30)와 연결되는 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로딩부(10)에 의해 로딩된 상기 기판 스트립(1)의 다이(1a)에 스탬프 핀(22)(stamp pin)을 이용하여 접착제(2)를 도포하고, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 도포된 상기 접착제(2) 상에 픽커(P)를 이용하여 웨이퍼(W)로부터 개별 칩(C)으로 분리된 반도체 장치를 마운팅하는 장치일 수 있다.
여기서, 상기 반도체 장치는, LED 칩(C)일 수 있다.
상기 LED 칩(C)은 상기 기판 스트립(1)에 복수개가 안착될 수 있는 것으로서, 반도체로 이루어질 수 있다. 예를 들어서, 질화물 반도체로 이루어지는 청색, 녹색, 적색, 황색 발광의 LED, 자외 발광의 LED 등이 적용될 수 있다. 질화물 반도체는, 일반식이 AlxGayInzN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, x+y+z=1)으로 나타내진다.
또한, 상기 LED 칩(C)은, 예를 들면, MOCVD법 등의 기상성장법에 의해, 성장용 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 상에 InN, AlN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 질화물 반도체를 에피택셜 성장시켜 구성할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(20)는, 질화물 반도체 이외에도 ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 이용해서 형성할 수 있다. 이들 반도체는, n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층의 순으로 형성한 적층체를 이용할 수 있다. 상기 발광층(활성층)은, 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(20)는, 디스플레이 용도나 조명 용도 등 용도에 따라 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다.
여기서, 상기 성장용 기판으로는 필요에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 성장용 기판은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서는 동종 기판인 GaN 기판이 좋으나, GaN 기판은 그 제조상의 어려움으로 생산단가가 높은 문제가 있다.
이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용되고 있으며. 가격이 비싼 실리콘 카바이드 기판에 비해 사파이어 기판이 더 많이 활용되고 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가한다. 또한, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 된다. 성장용 기판과 GaN계인 발광 적층체 사이의 버퍼층을 이용해 이러한 문제를 감소시킬 수도 있다.
이외에도 상기 칩(C)은, 각종 메모리 칩이나, 마이크로 프로세서 칩이나, 디스플레이 칩 등 반도체 공정을 이용하여 생산된 모든 종류의 칩들이 적용될 수 있다.
즉, 예를 들어서, 상기 본딩부(20)는, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 접착제(2)를 수용하는 접착제 수용조(21)와, 상기 접착제 수용조(21)에 수용된 상기 접착제(2)를 묻혀서 상기 기판 스트립(1)에 스탬핑하는 스탬프 핀(22)과, 상기 스탬프 핀(22)을 상기 접착제 수용조(21)에서 상기 기판 스트립(1)까지 이송시키는 스탬프 핀 이송 장치(23)와, 웨이퍼(W)에서 개별 칩(C)을 분리하여 상기 기판 스트립(1)의 다이(1a)에 마운팅하는 픽커(P) 및 상기 픽커(P)를 상기 웨이퍼(W)에서 상기 기판 스트립(1)까지 이송시키는 픽커 이송 장치(24)를 포함할 수 있다.
도 7은 도 1의 칩 본딩 시스템(1000)의 스탬프 핀 클리닝 장치(60)의 일례를 나타내는 단면도이다.
이외에도 상기 본딩부(20)는, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스탬프 핀(22)에 잔류하는 이물질(3)을 클리닝하는 스탬프 핀 클리닝 장치(60)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스탬프 핀 클리닝 장치(60)는, 상기 스탬프 핀(22)의 선단을 둘러싸는 형상이고, 상기 스탬프 핀(22)의 선단에 잔류하는 이물질(3)을 진공 흡입하는 진공컵(61)을 포함할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 일정한 주기를 갖고 상기 스탬프 핀(22)이 상기 스탬프 핀 이송 장치(23)에 의해서 그 선단이 상기 진공컵(61)으로 삽입되면, 상기 진공컵(61)의 내부에 진공압력이 형성되어 상기 스탬프 핀(22)의 선단에 잔류하는 이물질(3)을 진공 흡입할 수 있다. 이러한 상기 스탬프 핀 클리닝 장치(60)는 상술된 상기 진공컵(61)에만 국한된 것은 아니다.
도 8은 도 7의 다른 일례에 따른 스탬프 핀 클리닝 장치(60)를 나타내는 단면도이다.
예를 들어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 스탬프 핀 클리닝 장치(60)는, 상기 스탬프 핀(22)의 선단과 접촉되어 상기 스탬프 핀(22)의 선단에 잔류하는 이물질(3)을 제거하는 스폰지(62)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 일정한 주기를 갖고 상기 스탬프 핀(22)이 상기 스탬프 핀 이송 장치(23)에 의해서 그 선단이 상기 스폰지(62)로 삽입되면, 다공성 물질인 상기 스폰지(62)에 의해 상기 스탬프 핀(22)의 선단에 잔류하는 이물질(3)들이 물리적으로 제거될 수 있다. 이러한 상기 스탬프 핀 클리닝 장치(60)는 상술된 상기 스폰지(62)에만 국한된 것은 아니다.
도 9는 도 7의 또 다른 일례에 따른 스탬프 핀 클리닝 장치(60)를 나타내는 단면도이다.
예를 들어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 스탬프 핀 클리닝 장치(60)는, 상기 스탬프 핀(22)의 선단에 잔류하는 이물질(3)을 세정하는 세정액(4)을 수용하는 세정액 수용조(63)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 일정한 주기를 갖고 상기 스탬프 핀(22)이 상기 스탬프 핀 이송 장치(23)에 의해서 그 선단이 상기 세정액 수용조(63)의 세정액(4)의 수중으로 삽입되면, 상기 세정액(4)이 상기 스탬프 핀(22)의 선단에 잔류하는 이물질(3)을 세정할 수 있다. 이러한 상기 스탬프 핀 클리닝 장치(60)는 상술된 상기 세정액 수용조(63)에만 국한된 것은 아니다. 또한, 상기 세정액(4)은 물은 물론이고, 각종 용제나 휘발성 액체 등이 적용될 수 있다. 그러므로, 상기 스탬프 핀 클리닝 장치(60)를 설치하여 이물질에 의한 불량 발생 요소를 제거함으로써 양질의 제품을 생산할 수 있다.
한편, 상기 리플로우부(30)는, 상기 본딩부(20)과 인라인 배치되는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 장치가 마운팅된 상기 기판 스트립(1)을 히터(H)로 가열하여 리플로우할 수 있는 장치일 수 있다.
더욱 구체적으로 예시하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 리플로우부(30)는, 도 1 및 도 6의 가압 프레임(33)과, 상기 가압 프레임(33)에 승하강이 가능하게 설치되고, 리플로우시 접착제(2) 내부의 기포(5)를 배출할 수 있도록 일단부가 상기 반도체 장치를 가압할 수 있는 가압 핀(31)과, 상기 가압핀(31)의 타단부에 설치되고, 상기 기판 스트립(1) 방향으로 복원력이 작용하는 탄성 스프링(32) 및 상기 탄성 스프링(32)의 탄성력을 조절하는 조절 나사(33)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 리플로우부(30)에서 상기 히터(H)에 의해 상기 칩(C) 및 상기 기판 스트립(1)이 가열되는 동안에, 상기 칩(C)의 상면에서 상기 가압 핀(31)이 하강하여 상기 탄성 스프링(32)이 복원력을 이용하여 상기 칩(C)을 가압할 수 있고, 이 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 접착제(2) 내부의 기포(5)나 가스들이 내부 압력이 높아진 상기 접착제(2)로부터 외부로 배출되면서 경화될 수 있다. 또한, 상기 조절 나사(33)를 이용하여 상기 가압 핀(31)의 가압력을 정밀하게 조절함으로써 상기 칩(C)이나 상기 기판 스트립(1)이 파손되지 않는 범위 내에서 최적의 가압력으로 그 가압력을 정밀하게 조정할 수 있다.
그러므로, 리플로우시 상기 가압 핀(31)으로 접착제(2) 내부의 기포(5)나 가스를 제거하여 상기 칩(C)과 상기 기판 스트립(1) 간의 접착력을 크게 향상시킬 수 있고, 제품의 불량을 방지할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 상기 리플로우부(30)는, 상기 접착제(2)의 경화 과정에서 발생하는 흄 가스를 외부로 배출시킬 수 있는 가스 배출 장치를 더 포함할 수 있다. 이외에도 상술된 상기 본딩부(20) 및 상기 리플로우부(30)에는 각종 제어부나 표시부 등 다양한 장치들이 적용될 수 있다.
한편, 상기 스트립 이송 장치(50)는, 예컨데, 상기 본딩부(20)에서 상기 리플로우부(30)까지 상기 기판 스트립(1)을 인라인으로 이송하는 장치이거나, 상기 로딩부(10)에서 상기 언로딩부(40)까지 상기 기판 스트립(1)을 이송 라인을 따라 이송하는 장치일 수 있다. 여기서, 상기 스트립 이송 장치(50)는, 컨베이어 이송 장치일 수 있다.
따라서, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 칩 본딩 시스템(1000)의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 로딩부(10)에 의해 로딩되고, 상면에 다이(1a)가 형성된 상기 기판 스트립(1)을 준비할 수 있다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스탬프 핀(22)이 상기 접착제 수용조(21)에 수용된 상기 접착제(2)를 묻혀서 상기 기판 스트립(1)의 다이(1a) 상방에 대기할 수 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스탬프 핀(22)이 하강하여 상기 기판 스트립(1)의 다이(1a)에 상기 접착제(2)를 도포할 수 있다.
이 때, 상기 스탬프 핀(22)은, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스탬프 핀 클리닝 장치(60)로 이동하여 후속 작업에 악영향을 줄 수 있는 상기 스탬프 핀(22)의 선단에 잔류하는 이물질(2)들을 깨끗하게 제거할 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판 스트립(1) 상에 도포된 상기 접착제(2) 위에 상기 픽커(P)를 이용하여 웨이퍼(W)로부터 개별 칩(C)으로 분리된 반도체 장치를 마운팅할 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 스트립 이송 장치(50)에 의해서 상기 리플로우부(30)로 이송된 상기 기판 스트립(1)은 상기 히터(H)에 의해 가열되는 동안에, 상기 칩(C)의 상면에서 상기 가압 핀(31)이 하강하여 상기 탄성 스프링(32)이 복원력을 이용하여 상기 칩(C)을 가압할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리플로우 장치(300)를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리플로우 장치(300)는, 반도체 장치가 마운팅된 기판 스트립(1)의 리플로우시, 일단부가 상기 반도체 장치를 가압할 수 있는 가압 핀(31) 및 상기 가압핀(31)의 타단부에 설치되고, 상기 기판 스트립(1) 방향으로 복원력이 작용하는 탄성 스프링(32)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가압 핀(31) 및 상기 탄성 스프링(32)은 상술된 칩 본딩 시스템(1000)의 상기 가압 핀(31) 및 상기 탄성 스프링(32)과 그 구조와 역할이 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리플로우 장치(300)는, 상기 본딩부(20)를 제외하고, 상술된 로딩부(10)와, 리플로우부(30)와, 언로딩부(40) 및 스트립 이송 장치(50)를 포함할 수 있다. 이외에도 도시하지 않았지만, 상술된 스탬프 핀 클리닝 장치(60) 등 상술된 장치들이 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 기판 스트립
1a: 다이
2: 접착제
3: 이물질
4: 세정액
5: 기포
R1: 로딩 로봇
R2: 언로딩 로봇
10: 로딩부
M: 매거진
W: 웨이퍼
C: 칩
20: 본딩부
21: 접착제 수용조
22: 스탬프 핀
23: 스탬프 핀 이송 장치
P: 픽커
24: 픽커 이송 장치
30: 리플로우부
H: 히터
31: 가압 핀
32: 탄성 스프링
33: 조절 나사
34: 가압 프레임
40: 언로딩부
50: 스트립 이송 장치
60: 스탬프 핀 클리닝 장치
61: 진공컵
62: 스폰지
63: 세정액 수용조
1000: 칩 본딩 시스템
300: 리플로우 장치

Claims (10)

  1. 기판 스트립을 로딩하는 로딩부;
    상기 로딩부에 의해 로딩된 상기 기판 스트립의 다이에 접착제를 도포하고, 도포된 상기 접착제 상에 반도체 장치를 마운팅하는 본딩부;
    상기 본딩부와 인라인 배치되고, 상기 반도체 장치가 마운팅된 상기 기판 스트립을 리플로우하는 리플로우부;
    리플로우된 상기 기판 스트립을 언로딩하는 언로딩부; 및
    상기 본딩부에서 상기 리플로우부까지 상기 기판 스트립을 인라인으로 이송하는 스트립 이송 장치;
    를 포함하고,
    상기 리플로우부는,
    리플로우시 일단부가 상기 반도체 장치를 가압할 수 있는 가압 핀; 및
    상기 가압핀의 타단부에 설치되고, 상기 기판 스트립 방향으로 복원력이 작용하는 탄성 스프링;
    을 포함하는, 칩 본딩 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 장치는, LED 칩인, 칩 본딩 시스템.
  3. 기판 스트립을 로딩하는 로딩부;
    상기 로딩부에 의해 로딩된 상기 기판 스트립의 다이에 접착제를 도포하고, 도포된 상기 접착제 상에 반도체 장치를 마운팅하는 본딩부;
    상기 본딩부와 인라인 배치되고, 상기 반도체 장치가 마운팅된 상기 기판 스트립을 리플로우하는 리플로우부;
    리플로우된 상기 기판 스트립을 언로딩하는 언로딩부; 및
    상기 본딩부에서 상기 리플로우부까지 상기 기판 스트립을 인라인으로 이송하는 스트립 이송 장치;
    를 포함하고,
    상기 본딩부는,
    상기 접착제를 수용하는 접착제 수용조;
    상기 접착제 수용조에 수용된 상기 접착제를 묻혀서 상기 기판 스트립에 스탬핑하는 스탬프 핀(stamp pin);
    상기 스탬프 핀을 상기 접착제 수용조에서 상기 기판 스트립까지 이송시키는 스탬프 핀 이송 장치;
    웨이퍼에서 개별 칩을 분리하여 상기 기판 스트립의 다이에 마운팅하는 픽커; 및
    상기 픽커를 상기 웨이퍼에서 상기 기판 스트립까지 이송시키는 픽커 이송 장치;
    를 포함하는, 칩 본딩 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 본딩부는,
    상기 스탬프 핀에 잔류하는 이물질을 클리닝하는 스탬프 핀 클리닝 장치;
    를 더 포함하는, 칩 본딩 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스탬프 핀 클리닝 장치는,
    상기 스탬프 핀의 선단을 둘러싸는 형상이고, 상기 스탬프 핀의 선단에 잔류하는 이물질을 진공 흡입하는 진공컵;
    을 포함하는, 칩 본딩 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 스탬프 핀 클리닝 장치는,
    상기 스탬프 핀의 선단과 접촉되어 상기 스탬프 핀의 선단에 잔류하는 이물질을 제거하는 스폰지;
    을 포함하는, 칩 본딩 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 스탬프 핀 클리닝 장치는,
    상기 스탬프 핀의 선단에 잔류하는 이물질을 세정하는 세정액을 수용하는 세정액 수용조;
    를 포함하는, 칩 본딩 시스템.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 리플로우부는,
    상기 탄성 스프링의 탄성력을 조절하는 조절 나사;
    를 더 포함하는, 칩 본딩 시스템.
  10. 삭제
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