KR102037964B1 - 다이 본딩 방법 - Google Patents

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KR102037964B1
KR102037964B1 KR1020180060259A KR20180060259A KR102037964B1 KR 102037964 B1 KR102037964 B1 KR 102037964B1 KR 1020180060259 A KR1020180060259 A KR 1020180060259A KR 20180060259 A KR20180060259 A KR 20180060259A KR 102037964 B1 KR102037964 B1 KR 102037964B1
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bonding
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tool
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우명훈
김병근
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 다이 본딩 방법은, 가압 툴이 몸체에 고정된 고정 상태로 본딩 헤드를 스테이지 상의 기판에 예비 본딩된 다이를 향해 하강시키는 단계와, 상기 본딩 헤드의 상기 가압 툴이 상기 다이와 접촉하면 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 가압 툴이 상기 몸체에 대해 전후 좌우로 움직이는 해제 상태로 변경하는 단계와, 상기 해제 상태인 상기 본딩 헤드로 상기 다이를 가압하여 본딩하는 단계와, 상기 다이의 본딩이 완료되기 직전, 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 단계 및 상기 다이의 본딩이 완료된 후 상기 고정 상태인 상기 본딩 헤드를 상기 다이로부터 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

다이 본딩 방법{Method of bonding a die}
본 발명은 다이 본딩 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 예비 본딩된 다이를 가압하여 본딩하는 다이 본딩 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자 제조 공정은 기판에 다이를 본딩하는 다이 본딩 공정을 포함한다. 상기 다이 본딩 공정은 상기 다이를 상기 기판에 한 번에 본딩하거나, 상기 다이를 상기 기판에 예비 본딩한 후 상기 예비 본딩된 다이를 가압하여 본딩할 수 있다. 상기 예비 본딩된 다이를 가압하기 위해 기울기를 조절할 수 있는 본딩 헤드가 사용된다.
상기 본딩 헤드를 상기 기판을 지지하는 스테이지와 접촉시켜 상기 본딩 헤드의 기울기를 상기 스테이지의 상부면 기울기와 동일하도록 조절한다. 이후, 상기 조절된 기울기를 유지하는 상태에서 상기 본딩 헤드로 상기 스테이지 상의 상기 기판에 예비 본딩된 다이를 가압한다.
그러나, 상기 스테이지의 기울기 편차, 상기 기판의 기울기 편차, 상기 다이의 기울기 편차가 발생될 수 있다. 상기 스테이지, 상기 기판, 상기 다이의 기울기 편차가 누적되는 경우, 상기 본딩 헤드의 조절된 기울기와 상기 다이의 기울기가 서로 다를 수 있다. 그러므로, 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 안정적으로 가압하기 어렵다.
상기 본딩 헤드가 상기 다이를 안정적으로 가압하지 못하므로, 상기 다이가 상기 기판에 정확하게 본딩되지 못하거나 상기 다이의 하부면에 구비된 솔더 볼들이 수평 방향으로 눌릴 수 있다. 따라서, 상기 다이 본딩 공정에 불량이 발생할 수 있다.
또한, 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 반복적으로 가압하는 경우, 상기 본딩 헤드의 기울기가 달라질 수 있다. 따라서, 일정 주기마다 상기 본딩 헤드의 기울기를 검사해야 한다. 따라서, 상기 검사로 인해 상기 다이 본딩 공정이 지연될 수 있다.
본 발명은 스테이지, 기판, 다이의 기울기 편차가 발생하더라도 다이를 안정적으로 가압할 수 있는 다이 본딩 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 다이 본딩 방법은, 가압 툴이 몸체에 고정된 고정 상태로 본딩 헤드를 스테이지 상의 기판에 예비 본딩된 다이를 향해 하강시키는 단계와, 상기 본딩 헤드의 상기 가압 툴이 상기 다이와 접촉하면 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 가압 툴이 상기 몸체에 대해 전후 좌우로 움직이는 해제 상태로 변경하는 단계와, 상기 해제 상태인 상기 본딩 헤드로 상기 다이를 가압하여 본딩하는 단계와, 상기 다이의 본딩이 완료되기 직전, 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 단계 및 상기 다이의 본딩이 완료된 후 상기 고정 상태인 상기 본딩 헤드를 상기 다이로부터 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경하는 단계에서, 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 가압하는 하중이 기 설정된 하중에 도달하면 상기 가압 툴이 상기 다이와 접촉하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경하는 단계에서, 상기 가압 툴에 구비된 접촉 센서가 상기 다이를 감지하면 상기 가압 툴이 상기 다이와 접촉하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 단계에서 상기 다이의 본딩이 완료되기 직전은, 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 가압하는 하중이 일정하게 유지되다가 감소하는 시점일 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드로 상기 다이를 가압하여 본딩하는 동안 상기 가압 툴은 상기 다이를 가열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 단계에서 상기 다이의 본딩이 완료되기 직전은, 상기 다이를 가열하는 상기 가압 툴의 온도가 일정하게 유지되다가 감소하는 시점일 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 몸체와 상기 가압 툴의 사이로 에어를 공급하여 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경하며, 상기 몸체와 상기 가압 툴 사이의 상기 에어를 흡입하여 진공 상태를 형성함으로써 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 방법은, 상기 본딩 헤드를 상기 다이를 향해 하강시키는 단계 이전에, 상기 가압 툴의 기울기를 상기 스테이지 상부면의 기울기와 동일하도록 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 가압 툴의 기울기를 조절하는 단계는, 상기 해제 상태로 상기 본딩 헤드를 상기 스테이지를 향해 하강시키는 단계와, 상기 가압 툴을 상기 스테이지와 접촉시켜 상기 가압 툴의 기울기를 상기 스테이지 상부면의 기울기와 동일하도록 조절하는 단계와, 상기 가압 툴의 기울기가 조절되면, 상기 가압 툴이 조절된 기울기를 유지하도록 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 단계 및 상기 고정 상태의 상기 본딩 헤드를 상기 스테이지로부터 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다이 본딩 방법은 상기 본딩 헤드의 상기 가압 툴이 상기 다이와 접촉할 때 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경하여 상기 다이를 가압한다. 상기 스테이지의 기울기 편차, 상기 기판의 기울기 편차, 상기 다이의 기울기 편차가 발생되더라도 상기 가압 툴이 상기 몸체에 대해 전후 좌우로 움직이므로, 상기 본딩 헤드는 상기 기울기 편차를 해소하면서 상기 다이와 밀착할 수 있다.
상기 본딩 헤드가 상기 다이를 가압할 때마다 상기 기울기 편차를 해소할 수 있으므로, 상기 본딩 헤드가 안정적으로 상기 다이를 가압할 수 있다. 그러므로, 상기 다이를 상기 기판에 정확하게 본딩할 수 있으며, 상기 다이 본딩 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 가압할 때마다 상기 기울기 편차가 해소되므로, 상기 본딩 헤드의 기울기를 일정 주기마다 검사할 필요가 없다. 상기 검사로 인해 상기 다이 본딩 공정이 지연되는 것을 방지할 수 있어 상기 다이 본딩 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본딩 헤드를 이용한 다이 본딩 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본딩 헤드에서 가압 툴의 기울기 조절 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 내지 도 7은 도 1에 도시된 본딩 헤드에서 가압 툴의 기울기 조절 방법을 설명하기 위한 정면도들이다.
도 8 내지 도 12는 도 1에 도시된 본딩 헤드로 다이를 가압하는 방법을 설명하기 위한 정면도들이다.
도 13은 도 1에 도시된 본딩 헤드가 다이를 가압할 때의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본딩 헤드(100)는 스테이지(10)에 의해 지지된 기판(20)에 예비 본딩된 다이(30)를 가압하여 본딩하기 위한 것으로, 상하 방향으로 승강하면서 상기 다이(30)를 가압한다. 상기 기판(20)은 웨이퍼, 인쇄회로기판 등일 수 있다.
상기 본딩 헤드(100)는 몸체(110) 및 가압 툴(120)을 포함한다.
상기 몸체(110)와 상기 가압 툴(120)은 상하로 배치되어 서로 결합한다. 상기 몸체(110)와 상기 가압 툴(120)의 연결 부위는 반구 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 몸체(110)의 하부면 및 상기 가압 툴(120)의 상부면은 위로 볼록한 반구 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 상기 몸체(110)의 하부면 및 상기 가압 툴(120)의 상부면은 아래로 볼록한 반구 형상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 가압 툴(120)은 상기 몸체(110)에 대해 전후 좌우로 쉽게 움직일 수 있다.
상기 몸체(110)와 상기 가압 툴(120) 사이는 별도의 부재에 의해 밀폐될 수 있다. 상기 몸체(110)는 내부에 유로를 갖는다.
상기 몸체(110)의 상기 유로를 통해 상기 몸체(110)와 상기 가압 툴(120) 사이로 공기를 공급할 수 있다. 상기 공기가 공급되면, 상기 몸체(110)와 상기 가압 툴(120)이 이격된다. 따라서, 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 전후 좌우로 움직일 수 있다. 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 전후 좌우로 움직일 수 있는 상태를 상기 본딩 헤드(100)의 해제 상태라 한다.
상기 몸체(110)의 상기 유로를 통해 상기 몸체(110)와 상기 가압 툴(120) 사이의 공기를 외부로 배출하여 상기 몸체(110)와 상기 가압 툴(120) 사이를 진공 상태로 형성할 수 있다. 상기 진공 상태가 되면, 상기 몸체(110)와 상기 가압 툴(120)이 밀착된다. 따라서, 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 고정된다. 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 고정된 상태를 상기 본딩 헤드(100)의 고정 상태라 한다.
상기 가압 툴(120)은 본체부(122) 및 툴부(124)를 포함한다.
상기 본체부(122)는 상기 몸체(110)와 결합한다. 상기 본체부(122)는 내부에 히터(미도시)를 포함한다. 상기 히터는 상기 본딩 헤드(100)가 상기 다이(30)를 가압할 때 상기 다이(30)와 상기 기판(20) 사이를 접착하는 솔더 페이스트(미도시)를 가열한다.
상기 툴부(124)는 상기 본체부(122)의 하부면에 구비되며, 상기 본체부(122)를 통해 제공되는 진공력에 의해 상기 본체부(122)에 고정될 수 있다. 상기 툴부(124)는 상기 다이(30)와 접촉하면서 상기 다이(30)를 가압한다.
상기 진공력을 해제하여 상기 툴부(124)를 교체할 수 있다. 예를 들면, 상기 툴부(124)가 상기 다이(30)와 반복적으로 접촉하여 마모되거나, 상기 다이(30)의 크기가 변경되는 경우, 상기 툴부(124)가 교체될 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 본딩 헤드를 이용한 다이 본딩 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본딩 헤드에서 가압 툴의 기울기 조절 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4 내지 도 7은 도 1에 도시된 본딩 헤드에서 가압 툴의 기울기 조절 방법을 설명하기 위한 정면도들이고, 도 8 내지 도 12는 도 1에 도시된 본딩 헤드로 다이를 가압하는 방법을 설명하기 위한 정면도들이고, 도 13은 도 1에 도시된 본딩 헤드가 다이를 가압할 때의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 상기 다이 본딩 방법은, 상기 본딩 헤드(100)로 상기 다이(30)를 가압하기 전에, 상기 가압 툴(120)의 기울기를 상기 스테이지(10) 상부면의 기울기와 동일하도록 조절한다. (S110)
도 3 내지 7을 참조하여 상기 가압 툴(120)의 기울기를 조절하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 본딩 헤드(100)를 상기 해제 상태로 상기 스테이지(10)의 상부면을 향해 하강시킨다.(S111)
도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 가압 툴(120)을 상기 스테이지(10)의 상부면과 접촉시켜 상기 가압 툴(120)의 기울기를 상기 스테이지(10) 상부면의 기울기와 동일하도록 조절한다. (S112)
상기 본딩 헤드(100)가 상기 해제 상태이므로, 상기 가압 툴(120)이 상기 스테이지(10)의 상부면과 접촉하면서 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 전후 좌우로 자유롭게 움직일 수 있다. 상기 가압 툴(120)의 자중에 의해 상기 가압 툴(120)이 상기 스테이지(10) 상부면과 밀착할 수 있다. 따라서, 상기 가압 툴(120)의 기울기가 상기 스테이지(10) 상부면의 기울기와 같아질 수 있다.
또한, 상기 가압 툴(120)의 기울기를 상기 스테이지(10) 상부면의 기울기와 동일하도록 조절하므로, 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 과도하게 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 본딩 헤드(100)를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경한다. (S113)
상기 가압 툴(120)의 기울기가 조절된 상태에서 상기 본딩 헤드(100)를 상기 고정 상태로 변경하면, 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 고정된다. 따라서, 상기 가압 툴(120)이 상기 스테이지(10) 상부면의 기울기가 동일한 상태로 고정되며, 상기 가압 툴(120)이 상기 조절된 기울기를 유지할 수 있다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 본딩 헤드(100)를 상기 고정 상태로 상기 스테이지(10)로부터 상승시킨다. (S114)
상기와 같이 상기 가압 툴(120)의 기울기를 조절함으로써 상기 가압 툴(120)의 기울기가 상기 다이(30)의 기울기와 크게 차이나는 것을 방지할 수 있고, 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 과도하게 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 과도하게 기울어진 상태에서 상기 본딩 헤드(100)로 상기 다이(30)를 가압하는 경우, 상기 가압 툴(120)과 상기 다이(30)가 충돌할 수 있다. 따라서, 상기 가압 툴(120), 상기 다이(30) 및 상기 기판(20)이 파손되거나, 상기 다이(30)의 하부면에 구비된 솔더 볼들이 눌리는 본딩 불량이 발생할 수 있다. 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 과도하게 기울어지는 것을 방지함으로써 상기 가압 툴(120), 상기 다이(30) 및 상기 기판(20)이 파손과 상기 다이(30)의 본딩 불량을 방지할 수 있다.
한편, 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 과도하게 기울어진 상태가 아닌 경우, 상기 가압 툴(120)의 기울기를 조절하는 과정은 생략될 수 있다.
상기 가압 툴(120)의 기울기를 조절하는 과정(S110)이 완료되면, 상기 본딩 헤드(100)로 상기 다이(30)를 가압한다.
도 2, 도 8 내지 도 13을 참조하여 상기 본딩 헤드(100)로 상기 다이(30)를 가압하는 방법은 다음과 같다.
도 2, 도 8 및 도 13을 참조하면, 상기 고정 상태로 상기 본딩 헤드(100)를 상기 스테이지(10) 상의 상기 기판(20)에 예비 본딩된 다이(20)를 향해 하강시킨다. (S120)
상기 본딩 헤드(100)가 하강하는 동안 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 고정된 고정 상태를 유지한다.
상기 본딩 헤드(100)는 상기 다이(20)를 향해 상대적으로 빠른 제1 속도로 하강하다가 상기 다이(20)와 가까워지면 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도로 하강할 수 있다. 상기 본딩 헤드(100)가 상기 제1 속도로 하강하므로, 상기 본딩 헤드(100)가 하강하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 상기 본딩 헤드(100)가 상기 제2 속도로 하강하면서 상기 다이(20)와 접촉할 수 있으므로, 상기 가압 출(120)이 상기 다이(30)와 접촉할 때 발생하는 충격을 줄일 수 있다.
상기 본딩 헤드(100)가 하강하는 동안 상기 가압 툴(120)은 약 80℃의 온도로 유지될 수 있다.
도 2, 도 9 및 도 13을 참조하면, 상기 본딩 헤드(100)의 상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)와 접촉하면 상기 본딩 헤드(100)를 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경한다. (S130)
일 예로, 상기 본딩 헤드(100)가 상기 다이(30)를 가압하는 하중이 기 설정된 하중(n)에 도달하면 상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)와 접촉하는 것으로 판단할 수 있다. 상기 기 설정 하중(n)은 상기 본딩 헤드(100)가 하강하는 진동으로 인한 하중의 크기와 상기 본딩 헤드(100)의 내부 압력의 크기 사이일 수 있다.
상기 본딩 헤드(100)가 하강하는 진동으로 인한 하중의 크기는 약 5N일 수 있고, 상기 본딩 헤드(100)의 내부 압력의 크기는 약 20N일 수 있다. 따라서, 상기 기 설정 하중(n)은 약 5N 내지 20N 일 수 있다. 바람직하게는 상기 기 설정 하중(n)은 약 10N 내지 15N 일 수 있다.
다른 예로, 상기 가압 툴(120)에 접촉 센서(미도시)를 구비하고, 상기 접촉 센서가 상기 다이(30)를 감지하면 상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)와 접촉하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 상기 몸체(110)의 상기 유로를 통해 상기 몸체(120)와 상기 가압 툴(110)의 사이로 에어를 공급함으로써 상기 본딩 헤드(100)를 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경할 수 있다. 상기 본딩 헤드(100)가 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경되므로, 상기 가입 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 자유롭게 움직일 수 있다.
도 2, 도 10 및 도 13을 참조하면, 상기 해제 상태인 상기 본딩 헤드(100)로 상기 다이(30)를 가압하여 본딩한다. (S140)
상기 본딩 헤드(100)가 상기 다이(30)를 가압하는 하중은 점차 증가한 후 일정하게 유지되다가 감소할 수 있다. 상기 일정하게 유지되는 하중의 크기는 약 60N일 수 있다.
상기 본딩 헤드(100)가 상기 해제 상태이므로, 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 대해 전후 좌우로 자유롭게 움직일 수 있다. 상기 스테이지(10)의 기울기 편차, 상기 기판(20)의 기울기 편차, 상기 다이(30)의 기울기 편차가 발생하거나, 상기 기울기 편차들이 누적되더라도 상기 가압 툴(120)이 전우 좌우로 자유롭게 움직일 수 있으므로, 상기 가압 툴(120)이 상기 기울기 편차를 해소하면서 상기 다이(30)와 밀착할 수 있다.
상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)와 밀착한 상태에서 상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)를 가압하므로, 상기 다이(30)를 상기 기판(20)에 정확하게 본딩할 수 있다. 따라서, 상기 다이 본딩 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)를 가압하는 동안 상기 가압 툴(120)은 열을 발생하여 상기 다이(30)와 상기 기판(20) 사이를 접착하는 상기 솔더 페이스트를 녹일 수 있다. 상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)를 가압하는 동안 상기 가압 툴(120)의 온도는 급격히 상승하여 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들면, 상기 가압 툴(120)의 온도는 약 80℃에서 약 270℃ 까지 상승한 후 유지될 수 있다.
상기 가압 툴(120)의 열에 의해 상기 가압 툴(120)이 변형될 수 있다. 따라서, 상기 열에 의해 상기 가압 툴(120)의 기울기가 변화될 수 있다. 상기 가압 툴(120)이 전우 좌우로 자유롭게 움직일 수 있으므로, 상기 가압 툴(120)이 상기 기울기 변화도 흡수하면서 상기 다이(30)와 밀착할 수 있다.
도 2, 도 11 및 도 13을 참조하면, 상기 다이(30)의 본딩이 완료되기 직전, 상기 본딩 헤드(100)를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경한다. (S150)
상기 몸체(110)의 상기 유로를 통해 상기 몸체(120)와 상기 가압 툴(110)의 사이의 에어를 흡입하여 외부로 배출함으로써 상기 몸체(120)와 상기 가압 툴(110)의 사이를 진공 상태로 형성할 수 있다. 따라서, 상기 본딩 헤드(100)를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경할 수 있다.
상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)와 밀착한 상태에서 상기 본딩 헤드(100)가 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경되므로, 상기 가입 툴(120)의 기울기가 상기 다이(30)의 기울기와 동일한 상태를 유지할 수 있다.
한편, 일 예로, 상기 다이(30)의 본딩이 완료되기 직전은, 상기 본딩 헤드(100)가 상기 다이(10)를 가압하는 하중이 일정하게 유지되다가 감소하는 시점일 수 있다.
상기 본딩 헤드(100)가 상기 다이(10)를 가압하는 하중이 감소하면, 상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)와 밀착되지 않을 수 있다. 상기 상태에서 상기 본딩 헤드(100)가 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하면, 상기 가입 툴(120)의 기울기가 상기 다이(30)의 기울기와 다를 수 있다.
그러므로, 상기 본딩 헤드(100)가 상기 다이(10)를 가압하는 하중이 일정하게 유지되다가 감소하는 시점 이전에 상기 본딩 헤드(100)를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경한다.
다른 예로, 상기 다이(30)의 본딩이 완료되기 직전은, 상기 다이(30)를 가열하는 상기 가압 툴(120)의 온도가 일정하게 유지되다가 감소하는 시점일 수 있다.
상기 가압 툴(120)의 온도가 감소하면 상기 온도 변화에 의해 상기 가압 툴(120)의 기울기가 다시 변화될 수 있다. 따라서, 상기 가압 툴(120)이 상기 다이(30)와 밀착되지 않을 수 있다. 상기 상태에서 상기 본딩 헤드(100)가 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하면, 상기 가입 툴(120)의 기울기가 상기 다이(30)의 기울기와 다를 수 있다.
그러므로, 상기 다이(30)를 가열하는 상기 가압 툴(120)의 온도가 일정하게 유지되다가 감소하는 시점 이전에 상기 본딩 헤드(100)를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경한다.
도 2, 도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 다이(30)의 본딩이 완료된 후 상기 고정 상태인 상기 본딩 헤드(100)를 상기 다이(30)로부터 상승시킨다. (S160)
상기 본딩 헤드(100)가 상기 다이(30)를 가압하는 하중이 점차적으로 감소하여 없어지면, 상기 다이(30)의 본딩이 완료된다. 이후, 상기 본딩 헤드(100)를 상기 다이(30)로부터 상승시킨다.
상기 본딩 헤드(100)는 상기 다이(20)로부터 상대적으로 빠른 상기 제1 제1 속도로 상승할 수 있다. 상기 본딩 헤드(100)가 상기 제1 속도로 상승하므로, 상기 본딩 헤드(100)가 상승하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
상기 본딩 헤드(100)가 상승하는 동안 상기 가압 툴(120)이 상기 몸체(110)에 고정된 고정 상태를 유지한다.
상기 본딩 헤드(100)가 상승하는 동안 상기 가압 툴(120)의 온도는 점차 하강하여 일정 온도로 유지될 수 있다. 예를 들면, 상기 가압 툴(120)의 온도는 약 80℃까지 하강하여 유지될 수 있다.
이후 상기 다수의 다이(30)들에 대해 상기 본딩 헤드(100)로 상기 다이(30)를 가압하는 공정을 반복적으로 수행할 수 있다.
상기 다이 본딩 방법은 상기 다이(30)를 가압하여 본딩할 때마다 상기 기울기 편차를 해소할 수 있으므로, 상기 다이(30)를 상기 기판(20)에 정확하게 본딩할 수 있다. 따라서, 상기 다이 본딩 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다이 본딩 방법은 상기 스테이지의 기울기 편차, 상기 기판의 기울기 편차, 상기 다이의 기울기 편차가 발생하더라도 상기 기울기 편차를 해소하면서 상기 다이를 상기 기판에 정확하고 안정적으로 본딩할 수 있다. 따라서, 상기 다이 본딩 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 다이 본딩 방법은 상기 본딩 헤드의 기울기를 일정 주기마다 검사할 필요가 없으므로, 상기 다이 본딩 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 본딩 헤드 110 : 몸체
120 : 가압 툴 122 : 본체부
124 : 툴부 10 : 스테이지
20 : 기판 30 : 다이

Claims (9)

  1. 가압 툴이 몸체에 고정된 고정 상태로 본딩 헤드를 스테이지 상의 기판에 예비 본딩된 다이를 향해 하강시키는 단계;
    상기 본딩 헤드의 상기 가압 툴이 상기 다이와 접촉하면 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 가압 툴이 상기 몸체에 대해 전후 좌우로 움직이는 해제 상태로 변경하는 단계;
    상기 해제 상태인 상기 본딩 헤드로 상기 다이를 가압하여 본딩하는 단계;
    상기 다이의 본딩이 완료되기 직전, 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 단계; 및
    상기 다이의 본딩이 완료된 후 상기 고정 상태인 상기 본딩 헤드를 상기 다이로부터 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경하는 단계에서, 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 가압하는 하중이 기 설정된 하중에 도달하면 상기 가압 툴이 상기 다이와 접촉하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경하는 단계에서, 상기 가압 툴에 구비된 접촉 센서가 상기 다이를 감지하면 상기 가압 툴이 상기 다이와 접촉하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  4. 제1항에 있어서,상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 단계에서 상기 다이의 본딩이 완료되기 직전은, 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 가압하는 하중이 일정하게 유지되다가 감소하는 시점인 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  5. 제1항에 있어서,상기 본딩 헤드로 상기 다이를 가압하여 본딩하는 동안 상기 가압 툴은 상기 다이를 가열하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 단계에서 상기 다이의 본딩이 완료되기 직전은, 상기 다이를 가열하는 상기 가압 툴의 온도가 일정하게 유지되다가 감소하는 시점인 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 몸체와 상기 가압 툴의 사이로 에어를 공급하여 상기 본딩 헤드를 상기 고정 상태에서 상기 해제 상태로 변경하며,
    상기 몸체와 상기 가압 툴 사이의 상기 에어를 흡입하여 진공 상태를 형성함으로써 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 본딩 헤드를 상기 다이를 향해 하강시키는 단계 이전에, 상기 가압 툴의 기울기를 상기 스테이지 상부면의 기울기와 동일하도록 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가압 툴의 기울기를 조절하는 단계는,
    상기 해제 상태로 상기 본딩 헤드를 상기 스테이지를 향해 하강시키는 단계;
    상기 가압 툴을 상기 스테이지와 접촉시켜 상기 가압 툴의 기울기를 상기 스테이지 상부면의 기울기와 동일하도록 조절하는 단계;
    상기 가압 툴의 기울기가 조절되면, 상기 가압 툴이 조절된 기울기를 유지하도록 상기 본딩 헤드를 상기 해제 상태에서 상기 고정 상태로 변경하는 단계; 및
    상기 고정 상태의 상기 본딩 헤드를 상기 스테이지로부터 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220097146A (ko) 2020-12-31 2022-07-07 세메스 주식회사 다이 본딩 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1126512A (ja) * 1997-06-30 1999-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd バンプ付き電子部品の圧着装置および圧着方法
JP2003229457A (ja) * 2002-02-04 2003-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品のボンディング装置およびボンディング方法、並びにｕｓボンディングツールの平行度調整方法
KR20090077009A (ko) * 2006-10-31 2009-07-13 알파셈 게엠베하 기판에 대한 면형 구성요소의 위치 결정 및/또는 가압 장치와 기판에 대한 피킹 공구의 위치 결정 방법
KR20180040349A (ko) * 2016-10-12 2018-04-20 삼성전자주식회사 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1126512A (ja) * 1997-06-30 1999-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd バンプ付き電子部品の圧着装置および圧着方法
JP2003229457A (ja) * 2002-02-04 2003-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品のボンディング装置およびボンディング方法、並びにｕｓボンディングツールの平行度調整方法
KR20090077009A (ko) * 2006-10-31 2009-07-13 알파셈 게엠베하 기판에 대한 면형 구성요소의 위치 결정 및/또는 가압 장치와 기판에 대한 피킹 공구의 위치 결정 방법
KR20180040349A (ko) * 2016-10-12 2018-04-20 삼성전자주식회사 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220097146A (ko) 2020-12-31 2022-07-07 세메스 주식회사 다이 본딩 장치

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