KR101658252B1 - 회전가능하고 가열가능한 배치 장치 및 이러한 배치 장치를 포함하는 칩 실장 시스템 - Google Patents

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Abstract

기판에 수직인 z-축 방향으로 이동가능한 배치 장치는 다이(die)용 지지 요소로서, 가열 요소를 포함하는 지지 요소; 상기 지지 요소용 리셉터클로서, 상기 배치 장치에 상기 z-축 방향에 대하여 회전가능하게 장착되고, 단열재로 만들어진 단열 몸체를 포함하는 리셉터클; 상기 리셉터클용 구동 수단으로서, 상기 z-축을 중심으로 상기 리셉터클을 회전시킬 수 있는 구동 수단; 및 상기 지지 요소용 상기 리셉터클이 냉각될 수 있는 냉각 유체용 공급부를 포함한다.

Description

회전가능하고 가열가능한 배치 장치 및 이러한 배치 장치를 포함하는 칩 실장 시스템{ROTATABLE, HEATABLE PLACEMENT TOOL AND CHIP MOUNTING SYSTEM COMPRISING SUCH A PLACEMENT TOOL}
본 발명은 반도체 조립체 분야에 관한 것이다. 독립 특허 청구항의 전제부에 따른 회전가능하고 가열가능한 배치 장치 및 이러한 배치 장치를 포함하는 칩 조립체 장치에 관한 것이다.
일반적으로 다이 본더(die bonder)로서 지칭되는 칩 조립체 장치에 의해 기판상에 일반적으로 다이(die)로서 지칭되는 반도체 장치를 실장할 때, 접착제 또는 땜납을 포함하는 결합층(bonding layer)이 개별적인 다이와 기판 사이에 일반적으로 제공된다. 상기 결합층은 일반적으로 기판상에 액체 형태로 "분배(dispensed)" 도포될 수도 있다. 또는 테이프가 결합층으로서 도포될 수 있다. 그렇게 할 때, 테이프는 다이가 배치되기 전에 기판상에 적층될 수 있다. 또한, 다이는 일반적으로 다이싱(dicing)으로 지칭되는 절삭에 의하여 반도체 웨이퍼로부터 획득되어, 테이프는 반도체 웨이퍼의 후면에 적층될 수 있다. 후자의 경우는 웨이퍼 후면 적층(wafer backside lamination)(WBL) 또는 필름 오버 와이어(film over wire)(FOW)로 지칭된다.
다이와 기판 사이의 가능한 안정 되고 신뢰성 있는 결합을 이루기 위하여, 결합층은 때때로 가열될 필요가 있다. 이러한 목적으로, 예를 들면 다이 및/또는 기판은 가열될 수 있고, 전체 명세서가 여기서 참조로 통합되는 미국 공개 공보 2005/0081986 A1는 일반적으로 다이 콜렛(die collet)으로 지칭되는 다이용 지지 요소가 삽입되는, 본드 헤드로서 지칭되는 가열된 조립체 헤드를 기재하고 있다.
이것의 일 단점은 본드 헤드의 가열 요소가 다이를 접촉하기 위한 지지 요소의 지지면으로부터 상대적으로 떨어져 위치된다는 것이다. 지지면의 온도가 시간 함수로서 가변될 필요가 있다면, 전체 지지 요소의 상대적으로 커다란 열 용량 때문에 대기 시간이 특히 필요하게 되고, 이러한 대기 시간은 달성 가능한 처리량을 감소시킨다. 특히, 본드 헤드가 반도체 웨이퍼용 지지 스테이션으로부터 결합될 다이를 집는 경우로서, 지지 스테이션 상의 사이의 가열은 특히 후면 적층의 반도체 웨이퍼에는 바람직하지 않기 때문이다.
결합될 다이가 본드 헤드에 의해서 라기보다는 이러한 목적으로 단독으로 제공되는 픽 장치(pick tool)에 의해 공급 스테이션으로부터 픽업될지라도, 시간에 따른 지지면의 온도 변화는 다이와 지지면이 함께 고정하는 것을 방지하기 위하여 특정 상황에서 바람직하다. 또한, 이것은, 본드 헤드가 피봇 장치 또는 중간 스테이션으로부터 다이를 집는 경우에 적용된다. 이러한 다이 본더는, 각각 전체 명세서가 여기서 참조로 통합되는 2007/118511 A1 및 WO 2007/033701 A1에 기재되어 있다.
추가 단점은 본드 헤드도 지지 요소도 웨이퍼 또는 기판에 수직인 축을 중심으로 회전될 수 없다는 것이다. 따라서, 웨이퍼와 기판 사이의 작은 나사를 맞추기 위한 각도 보정이 구현될 수 없고, 다양한 다이가 다양한 배향으로 기판상에 배치될 수 없다.
본 발명의 목적은 전술한 단점이 없는 다이 본더 및 다이 본더용 배치 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 기판에 수직인 z-축 방향으로 이동가능한 배치 장치 및 이러한 배치 장치를 포함하는 다이 본더에 의해 달성될 수 있고, 배치 장치는, 다이(die)용 지지 요소로서, 가열 요소를 포함하는 지지 요소; 지지 요소용 리셉터클로서, 배치 장치에 z-축 방향에 대하여 회전가능하게 장착되고, 단열재로 만들어진 단열 몸체를 포함하는 리셉터클; 리셉터클용 구동 수단으로서, z-축을 중심으로 상기 리셉터클을 회전시킬 수 있는 구동 수단; 및 지지 요소용 상기 리셉터클이 냉각될 수 있는 냉각 유체용 공급부를 포함한다.
본 발명의 전술한 목적 및 추가 목적, 장점 및 특징은 도면과 조합하여 이하 바람직한 실시예로 상세히 기술될 것이다.
본 발명에 따른 배치 장치는 x-방향, y-방향, 및 z-방향으로 회전가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 가열가능하고 회전가능한 배치 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 가열가능하고 회전가능한 배치 장치의 다른 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 가열가능하고 회전가능한 배치 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 컬러 버전이다.
도 5는 참조 번호를 구비한 도 4의 다른 버전이다.
도 1 및 도 2는, 다른 각도에서 바라 본 본 발명에 따른 회전가능하고 가열가능한 배치 장치(1)의 사시도를 나타낸다. 배치 장치(1)는, 배치 장치(1)가 부착된 슬라이드(2)에 의해 z-방향을 따라 배치될 수 있다. 배치 장치(1)는 다이(die)용 지지 요소(11)를 포함하고, 지지 요소는, 적어도 하나의 필름 레지스터가 도포되어 있고, Al2O3로 만들어진 가열 요소(12)를 포함한다.
지지 요소(11)는 리셉터클(receptacle)(13) 내로 삽입되고, 리셉터클은 z-방향을 중심으로 회전가능하다. 리셉터클(13)은 세라믹으로 만들어진 단열 몸체를 포함하고, 제1 금속 지지부(132)에 나사로 고정된다. 냉각을 위해서, 공기가 공급부(151)를 통하여 리셉터클에 공급될 수 있고, 따라서 공기는 리셉터클 내에서 순환하고 그 후에 배출부(152)를 통하여 배출될 수 있다. 제2 금속 지지부(133)가 지지 요소(11)와 마주하는 리셉터클(13)의 일측 상에 제공된다. 지지 요소(11)의 온도는 상기 제2 금속 지지부(133) 내에 위치되는 열 센서에 의해 측정되거나 추정될 수 있다. 제2 금속 지지부(133) 내에 열 센서의 배치는 지지 요소(11)를 용이하게 교환가능하게 한다. 게다가, 스레드(thread)가 나사(S1)에 의한 지지 요소(11)의 고정을 위해 제2 금속 지지부(133) 내에 제공된다. 이어서, 제2 금속 지지부(133)는 작동중 배치 장치에 의해 실행되는 x 또는 y-방향의 빠른 움직임으로 인한 열 손실을 방지하기 위하여 세라믹 슬리브(sleeve)(134)에 의해 둘러싸여 진다. 단열 몸체의 개구부(135)는 열 센서 및 가열 요소(12)를 위한 연결 케이블용 관통 구멍으로서 역할하고, 전류가 스프링-적재된 금박 구리 접촉 핀(136)을 통하여 열 센서 및 가열 요소(12)로 공급된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유량 센서가 배출부 내에 또는 근처에 위치되어, 배출되는 공기량을 모니터한다. 게다가, 보호 회로가 제공되어, 배출되는 공기량이 미리 정한 제한 수치 아래로 떨어질 때 가열 요소(12)의 화력을 줄이거나 중단시킨다. 이러한 방식으로, 공급 튜브에서 누수가 발생하는 경우에 손상이 방지될 수 있다.
배치 장치(1)는 교정을 위해 x 및 y-방향을 중심으로 회전될 수 있도록 슬라이드(2)에 장착된다.
x-방향을 중심으로 배치 장치(1)를 회전시키기 위하여, 클램핑 나사(S2)는 느슨하게 될 필요가 있다. 그리고 나서 위치 보정은 조정 나사(S3)에 의해 영향받을 수 있다. 그 이후에 클램핑 나사(S2)는 다시 단단히 조여질 필요가 있다. 배치 장치(1)가 조절 요소(3)에 의해 슬라이드(2) 상에 제공되는 원통형 돌출부(5) 상에 장착됨으로써 x-방향으로의 회전이 가능하게 된다.
y-방향을 중심으로 배치 장치(1)를 회전시키기 위하여, 클램핑 나사(S2)는 느슨하게 될 필요가 있다. 그리고 나서 위치 보정은 추가 조정 나사에 의해 영향받을 수 있다. 배치 장치는 판 스프링(leaf spring)(4)에 의해 조절 요소(3)에 관하여 미리 장착되고, y-방향을 중심으로 회전가능하게 조절 요소(3)에 장착된다.
도 3은, 도 1 및 도 2에 따른 회전가능하고 가열가능한 배치 장치의 단면도를 도시한다. 제1 금속 지지부(132)는 중공 축(7)에 연결되고, 이어서, 고정자(61)와 연동하여 z-방향을 중심으로 회전 이동을 구현할 수 있는 전기 모터의 로터(62)에 연결된다. 진공 채널(10)이 지지 요소(11)의 하부 측에 제공되는 진공 채널에 진공 적용을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 다이는 흡입에 의해 집어져서 배치 장치(1) 하부에 위치되는 기판상에 배치될 수 있다. 진공은 제1 금속 지지부(132) 및 단열 몸체(131)에 제공되는 관통 개구부에 의하여 지지 요소(11) 상으로 통과된다.
본 발명은 구체적인 실시예를 참조로 여기서 도시되고 기술되지만, 본 발명은 도시된 세부 사항으로 제한되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명에 벗어나지 않고 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 변경이 세부 사항에 적용될 수 있다.
1 배치 장치 2 슬라이드
3 조절 요소 4 판 스프링
5 원통형 돌출부 7 중공 축
10 진공 채널 11 지지 요소
12 가열 요소 13 리셉터클
61 고정자 62 로터
131 단열 몸체 132 제1 금속 지지부
133 제2 금속 지지부 134 슬리브
135 개구부 136 접촉 핀
151 공급부 152 배출부
S1 나사 S2 클램핑 나사
S3 조정 나사

Claims (9)

  1. 기판에 수직인 z-축 방향으로 이동가능한 배치 장치로서,
    다이(die)용 지지 요소로서, 가열 요소를 포함하는 지지 요소;
    상기 지지 요소용 리셉터클로서, 상기 배치 장치에 상기 z-축을 중심으로 회전가능하게 장착되고, 단열재로 만들어진 세라믹 단열 몸체를 포함하는 리셉터클;
    상기 리셉터클용 구동 수단으로서, 상기 z-축을 중심으로 상기 리셉터클을 회전시킬 수 있는 구동 수단; 및
    상기 지지 요소가 냉각될 수 있도록 냉각 유체용 공급부에 의해 냉각 유체가 상기 리셉터클 내에서 순환되는 냉각 유체용 공급부
    를 포함하는 배치 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    공기가 냉각 유체로서 사용되는 배치 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 리셉터클은 상기 배치 장치의 다른 부분으로부터 상기 지지 요소를 열적으로 단열하기 위한 세라믹 단열 몸체를 포함하는 배치 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 z-축을 중심으로 회전될 수 있는 제1 금속 지지부를 더 포함하고, 상기 제1 금속 지지부는 상기 세라믹 단열 몸체에 부착되는 배치 장치.
  6. 청구항 1에 따른 배치 장치를 포함하는 다이 본더(die bonder).
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 리셉터클과 상기 지지 요소 사이에 배치된 제2 금속 지지부를 더 포함하고, 상기 제2 금속 지지부는 열 손실을 방지하기 위하여 슬리브에 의해 둘러싸여 진 배치 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    온도를 측정하기 위하여 상기 금속 지지부 내에 위치되는 열 센서를 더 포함하는 배치 장치.
  9. 기판에 수직인 z-축 방향으로 이동가능한 배치 장치로서,
    다이(die)용 지지 요소로서, 가열 요소를 포함하는 지지 요소;
    상기 지지 요소용 리셉터클로서, 상기 배치 장치에 상기 z-축을 중심으로 회전가능하게 장착되고, 단열재로 만들어진 세라믹 단열 몸체를 포함하는 리셉터클;
    상기 리셉터클용 구동 수단으로서, 상기 z-축을 중심으로 상기 리셉터클을 회전시킬 수 있는 구동 수단;
    상기 지지 요소가 냉각될 수 있도록 냉각 유체용 공급부에 의해 냉각 유체가 상기 리셉터클 내에서 순환되는 냉각 유체용 공급부;
    상기 냉각 유체가 배출되는 배출부; 및
    상기 배출부 내에 또는 근처에 위치되어, 냉각 유체의 양을 모니터하기 위한 유량 센서를 포함하는 배치 장치.
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