KR102247600B1 - 본딩 장치 및 본딩 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본딩 장치 및 본딩 방법을 개시한다. 본 발명은, 부품을 픽업하는 픽업부와, 상기 픽업부의 하부에 설치되어 회로 기판을 이송시키는 이송부와, 상기 픽업부에 설치되어 상기 회로 기판의 위치를 촬영하는 제1 비젼부와, 상기 이송부의 하부에 배치되어 상기 회로 기판과 상기 부품을 인식하는 제2 비젼부와, 외부에 고정되도록 설치되며, 서로 높이가 상이한 2개의 표준 회로 기판이 안착되며, 상기 표준 회로 기판에 안착되는 표준 부품이 안착되는 안착부와, 상기 제1 비젼부와 상기 제2 비젼부에서 측정된 상기 각 표준 회로 기판의 위치와 상기 표준 부품의 위치를 근거로 상기 회로 기판에 상기 부품이 장착되어야 하는 장착 위치를 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

본딩 장치 및 본딩 방법{Bonding apparatus and bonding method}
본 발명은 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것이다.
본딩 장치는 회로 기판 상에 반도체 칩과 같은 부품을 실장하는 장치이다. 이때, 본딩 장치는 회로 기판을 컨베이어 등을 통하여 이송시키면서 외부로부터 부품을 픽업하여 회로 기판 상에 배치하여 실장할 수 있다.
이러한 본딩 장치는 부품을 픽업하는 픽업부와, 부품 및 회로 기판 등의 위치를 감지하는 위치감지부가 있어 부품과 회로 기판, 픽업부의 위치를 정밀하게 제어함으로써 부품이 정확한 위치에 실장되도록 할 수 있다.
그러나 상기와 같은 경우 위치감지부가 잘못 설치되거나, 위치감지부로 사용되는 카메라와 픽업부가 일직선 상에 배치되지 않는 등의 이유로 인하여 픽업부가 부품을 엉뚱한 곳에 배치하여 실장함으로써 불량이 발생할 수 있다.
이러한 본딩 장치는 대한민국공개특허 제1999-0045650호(발명의 명칭: 반도체칩의 본딩방법 및 그 장치, 출원인: 가부시끼가이샤 도시바, 니시무로 타이죠)에 구체적으로 개시되어 있다.
대한민국공개특허 제1999-0045650호
본 발명의 실시예들은 본딩 장치 및 본딩 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 부품을 픽업하는 픽업부와, 상기 픽업부의 하부에 설치되어 회로 기판을 이송시키는 이송부와, 상기 픽업부에 설치되어 상기 회로 기판의 위치를 촬영하는 제1 비젼부와, 상기 이송부의 하부에 배치되어 상기 회로 기판과 상기 부품을 인식하는 제2 비젼부와, 외부에 고정되도록 설치되며, 서로 높이가 상이한 2개의 표준 회로 기판이 안착되며, 상기 표준 회로 기판에 안착되는 표준 부품이 안착되는 안착부와, 상기 제1 비젼부와 상기 제2 비젼부에서 측정된 상기 각 표준 회로 기판의 위치와 상기 표준 부품의 위치를 근거로 상기 회로 기판에 상기 부품이 장착되어야 하는 장착 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 본딩 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 기 설정된 설정 위치를 산출된 상기 장착 위치로 가변하여 상기 회로 기판에 상기 부품을 장착되도록 상기 픽업부를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 상면이 서로 단차지게 배치된 2개의 표준 회로 기판 상에 픽업부로 표준 부품을 각각 장착한 후 제2 비젼부를 통하여 인식 위치를 감지하는 단계와, 인식 위치, 상기 각 표준 회로 기판의 위치 및 상기 표준 부품의 위치를 근거로 회로 기판에 장착되는 부품의 장착 위치를 산출하는 단계와, 픽업부로 상기 회로 기판에 상기 부품을 산출된 상기 장착 위치에 장착하는 단계를 포함하는 실장 방법을 제공할 수 있다.
또한, 인식 위치, 상기 각 표준 회로 기판의 위치 및 상기 표준 부품의 위치를 근거로 회로 기판에 장착되는 부품의 장착 위치를 산출하는 단계, 상기 각 표준 회로 기판 중 하나의 제1 얼라인마크와 상기 표준 부품의 제2 얼라인마크의 위치 차이를 산출하는 단계와, 상기 각 표준 회로 기판 중 다른 하나의 제3 얼라인마크와 상기 표준 부품의 제2 얼라인마크의 위치 차이를 산출하는 단계와, 상기 각 위치 차이를 근거로 기 설정된 설정 위치로부터 평행 이동하여야 하는 변위를 산출하여 상기 장착 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 인식 위치, 상기 각 표준 회로 기판의 위치 및 상기 표준 부품의 위치를 근거로 회로 기판에 장착되는 부품의 장착 위치를 산출하는 단계는, 상기 각 위치 차이를 근거로 상기 설정 위치를 상기 장착 위치로 가변시키는 변수를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 부품을 정확한 위치에 실장하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 장치를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 3은 일반적인 본딩 장치가 인식하는 부품 위치와 픽업부가 기판에 장착하는 부품의 위치를 비교한 개념도이다.
도 4는 도 1에 도시된 본딩 장치를 사용하여 부품의 위치를 산출하는 것을 보여주는 개념도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제1 얼라인마크와 제2 얼라인마크 사이의 관계를 나타낸 평면도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 장치를 보여주는 개념도이다. 도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 보여주는 사시도이다. 도 3은 일반적인 본딩 장치가 인식하는 부품 위치와 픽업부가 기판에 장착하는 부품의 위치를 비교한 개념도이다. 도 4는 도 1에 도시된 본딩 장치를 사용하여 부품의 위치를 산출하는 것을 보여주는 개념도이다. 도 5는 도 2에 도시된 제1 얼라인마크와 제2 얼라인마크 사이의 관계를 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본딩 장치(100)는 컨베이어부(110), 픽업부(120), 제1 비젼부(130), 제2 비젼부(140), 안착부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
컨베이어부(110)는 회로 기판(B)이 안착되어 이송될 수 있다. 이때, 회로 기판(B)은 프린트 기판 형태일 수 있다.
픽업부(120)는 컨베이어부(110)의 상면에 선형 운동 가능하도록 배치될 수 있다. 이때, 픽업부(120)는 외부로부터 부품(M)을 이송하여 회로 기판(B) 상에 배치한 후 회로 기판(B)에 부품(M)을 장착할 수 있다. 부품(M)은 반도체 칩 등과 같은 것일 수 있다.
제1 비젼부(130)는 픽업부(120)에 설치될 수 있다. 이때, 제1 비젼부(130)는 회로 기판(B)의 위치, 틀어진 각도 등을 촬영할 수 있다. 특히 제1 비젼부(130)는 카메라 형태로 형성될 수 있다.
제2 비젼부(140)는 컨베이어부(110)의 하측 또는 측면 등에 배치될 수 있다. 이때, 제2 비젼부(140)는 회로 기판(B)과 픽업부(120)에 흡착된 부품(M)의 위치, 형상, 틀어진 각도 등을 촬영할 수 있다. 특히 제2 비젼부(140)는 카메라 형태로 형성될 수 있다.
한편, 컨베이어부(110)의 측면에는 안착부(150)가 설치될 수 있다. 이때, 안착부(150)에는 서로 단차지게 배치된 표준 회로 기판(B)이 배치될 수 있다. 표준 회로 기판(B)은 복수개 구비될 수 있다. 예를 들면, 표준 회로 기판(B)은 안착부(150)에 삽입되도록 배치되는 제1 표준 회로 기판(S1) 및 제2 표준 회로 기판(S2)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 표준 회로 기판(S1)의 상면과 제2 표준 회로 기판(S2)의 상면은 서로 단차지게 형성될 수 있다. 구체적으로 제1 표준 회로 기판(S1)의 상면이 제2 표준 회로 기판(S2)의 상면보다 높게 형성될 수 있다.
제1 표준 회로 기판(S1)과 제2 표준 회로 기판(S2)의 측면에는 각각 표준 부품(SM)이 배치될 수 있다. 이때, 표준 부품(SM)은 복수개 구비될 수 있으며, 복수개의 표준 부품(SM)은 서로 상이한 형태, 상이한 높이 등으로 형성될 수 있다.
제1 표준 회로 기판(S1), 제2 표준 회로 기판(S2) 및 표준 부품(SM)에는 각각 얼라인 마크가 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 표준 회로 기판(S1)에는 제1 얼라인마크(A1)가 형성되고, 제2 표준 회로 기판(S2)에는 제2 얼라인마크(A2)가 형성될 수 있으며, 표준 부품(SM)에는 제3 얼라인마크(A3)가 형성될 수 있다.
제어부(160)는 컨베이어부(110), 픽업부(120), 제1 비젼부(130), 제2 비젼부(140)와 전기적으로 연결되어 이들을 제어하거나 이들로부터 전송되는 데이터를 처리할 수 있다. 이때, 제어부(160)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는 전자회로기판 형태, 퍼스널 컴퓨터, 노트북, 휴대폰 등과 같은 휴대용 단말기 등으로 형성될 수 있다.
우선 도 3에서 보는 바와 같이 본딩 장치(100)를 설계한 후 부품(M)을 회로 기판(B)에 장착하는 경우 제1 비젼부(130), 픽업부(120), 제2 비젼부(140) 등의 설계 오차, 제2 비젼부(140)의 광축 상으로부터 픽업부(120)가 벗어나는 등의 원인으로 부품(M)이 회로 기판(B)에 장착되어야 하는 장착 위치(P2)는 실제로 픽업부(120)가 부품(M)을 회로 기판(B)에 장착하는 기 설정된 설정 위치(P1)와 상이하게 될 수 있다. 특히 부품(M)을 회로 기판(B) 상에 장착하는 경우 제2 비젼부(140)는 부품(M)이 장착되어야 할 설정 위치(P1)를 촬영하여 감지할 수 있다. 이때, 제2 비젼부(140)에서 인식한 인식 위치(P3)는 실제 부품(M)이 장착되는 설정 위치(P1)와 높이 차이가 발생하게 되고, 상기와 같은 원인들로 인하여 부품(M)이 정확한 위치에 장착되지 못할 수 있다.
이러한 경우 픽업부(120)는 설정 위치(P1)로 부품(M)을 이송하여 회로 기판(B)에 장착하게 되고, 장착 위치(P2)와 설정 위치(P1)가 상이함으로써 부품(M)은 회로 기판(B) 상에 정확하게 장착되지 못하고 엉뚱한 곳에 장착될 수 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 설정 위치(P1)를 실제 장착되어야 할 장착 위치(P2)로 수정하는 것이 필요하다.
구체적으로 상기와 같은 본딩 장치(100)의 작동을 살펴보면, 제어부(160)는 픽업부(120)를 제어하여 표준 부품(SM)을 제1 표준 회로 기판(S1)에 장착되도록 기 설정된 제1 표준 설정 위치(P1)에 배치할 수 있다. 이때, 픽업부(120)는 표준 부품(SM)을 제1 표준 회로 기판(S1) 상에 배치할 수 있다. 제2 비젼부(140)는 제1 표준 회로 기판(S1)과 표준 부품(SM)의 위치를 감지할 수 있다. 구체적으로 제2 비젼부(140)는 표준 부품(SM)의 제3 얼라인마크(A3)와 제1 표준 회로 기판(S1)의 제1 얼라인마크(A1)를 촬영하여 제어부(160)로 전송할 수 있다.
제어부(160)는 상기와 같은 제1 얼라인마크(A1)와 제3 얼라인마크(A3)가 서로 어긋남으로써 발생하는 제1 거리차(xoff1)를 산출할 수 있다.
제어부(160)는 픽업부(120)를 제어하여 표준 부품(SM)이 제2 표준 회로 기판(S2)에 장착되도록 기 설정된 제2 표준 설정 위치(P1)에 표준 부품(SM)을 제2 표준 회로 기판(S2) 상에 배치할 수 있다. 이때, 제2 비젼부(140)는 표준 부품(SM)의 제3 얼라인마크(A3)와 제2 표준 회로 기판(S2)의 제2 얼라인마크(A2)를 촬영하여 제어부(160)로 전송할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 제2 얼라인마크(A2)와 제3 얼라인마크(A3)의 어긋난 정도인 제2 거리차(xoff2)를 산출할 수 있다. 제2 비젼부(140)는 표준 부품(SM)이 제1 표준 회로 기판(S1) 또는 제2 표준 회로 기판(S2) 상에 장착되는 경우 표준 부품(SM)을 인식하여 인식 위치(P3)를 확정할 수 있다.
상기와 같이 산출된 제1 거리차(xoff1)와 제2 거리차(xoff2)를 근거로 부품(M)이 회로 기판(B)에 장착되는 장착 위치(P2)를 산출할 수 있다.
구체적으로 장착 위치(P2)는 설정 위치와의 관계에서 하기의 수학식1과 같은 관계를 나타낸다.
Figure 112015025590719-pat00001
여기서, a는 상수이고, Z는 인식 위치와 장착 위치(P2) 사이의 높이차, xoff는 장착 위치(P2)와 설정 위치(P1) 사이의 X방향의 거리차, OoffsetR은 장치의 특성 등에 의한 X축 방향의 오차값일 수 있다.
이때, 상기와 같은 a와 OoffsetR은 실제 장비에서 확정되어 있지 않다. 구체적으로 a와 OoffseR은 각 장비마다 상이할 수 있으므로 이를 실제 본딩 장치(100)가 설치된 장소에서 구하는 것이 상당히 중요한 문제이다.
구체적으로 제1 거리차(xoff1)와 제2 거리차(xoff2)를 근거로 하기의 수학식2 및 수학식3을 통하여 필요한 변수들을 산출할 수 있다.
Figure 112015025590719-pat00002
Figure 112015025590719-pat00003
여기서 Z1은 인식 위치(P3)와 제1 표준 장착 위치(SP1)의 높이차(또는 인식 위치(P3)와 제1 표준 회로 기판(S1)의 상면 사이의 높이차), Z2는 인식 위치(P3)와 제2 표준 장착 위치(SP2)의 높이차(또는 인식 위치(P3)와 제2 표준 회로 기판(S2)의 상면 사이의 높이차), xoff1는 제1 표준 장착 위치(SP1)와 제1 표준 설정 위치(P1) 사이의 X축 방향의 차이, xoff2는 제2 표준 장착 위치(SP2)와 제2 표준 설정 위치(P1) 사이의 X축 방향의 차이, OoffsetR은 장치의 특성 등에 따른 X축 방향의 오차이다.
이때, Z1, Z2은 제1 비젼부(130) 및 제2 비젼부(140)를 통하여 측정될 수 있다. 또한, xoff1 및 xoff2는 상기에서 설명한 바와 같이 각각 제1 거리차(xoff1)와 제2 거리차(xoff2)일 수 있다. 따라서 수학식 2 및 수학식 3을 풀면 a값과 OoffsetR의 값을 알 수 있다. 특히 Z1과 Z2는 별도로 구하지 않고 수학식 2에서 수학식 3을 빼면 Z1-Z2의 값은 제1 표준 회로 기판(S1)의 상면과 제2 표준 회로 기판(S2)의 상면의 높이차와 같을 수 있다.
상기와 같이 구해진 a값과 OoffsetR 값은 수학식 1에 대입하여 수학식 1을 완성할 수 있다.
상기와 같이 완성된 수학식 1을 근거로 설정 위치(P1)를 장착 위치(P2)로 이동시킬 수 있다. 구체적으로 픽업부(120)는 부품(M)을 픽업하여 부품(M)을 회로 기판(B)상의 설정 위치(P1)에 배치할 수 있다. 이때, 제어부(160)는 수학식 1을 근거로 장착 위치(P2)를 계산할 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는 Z의 값을 인식 위치(P3)로부터 장착 위치(P2)까지의 높이차(또는 인식 위치(P3)로부터 회로 기판(B)의 상면까지의 높이차)로 설정할 수 있으며, 제어부(160)는 장착 위치(P2)와 설정 위치(P1) 사이의 차인 xoff를 하기의 수학식4를 통하여 구할 수 있다.
Figure 112015025590719-pat00004
상기와 같이 구해진 xoff를 근거로 제어부(160)는 설정 위치(P1)에 xoff 값을 더하여 장착 위치(P2)를 산출할 수 있다.
제어부(160)는 픽업부(120)를 설정 위치(P1)에서 X축 방향으로 xoff값 만큼 픽업부(120)를 이동하여 픽업부(120)를 장착 위치(P2)에 배치할 수 있다. 이후 제어부(160)는 부품(M)을 회로 기판(B)에 장착하도록 픽업부(120)를 제어할 수 있다.
따라서 본딩 장치(100)는 본딩 장치(100)의 자체의 오류, 제1 비젼부(130) 및 제2 비젼부(140)의 위치 오류, 픽업부(120)의 설치 오류 등에 따른 설정 위치(P1)와 실제 장착 위치(P2)의 차이를 산출하여 부품(M)을 회로 기판(B)에 장착함으로써 부품(M)을 정확한 위치에 장착하는 것이 가능하다.
또한, 본딩 장치(100)는 별도의 장비를 통하여 부품(M)의 정확한 장착 위치(P2)를 판별하지 않아도 됨으로써 설비를 간단히 할 수 있다.
본딩 장치(100)는 부품(M)의 정확한 장착 위치(P2)를 판별하기 위하여 별도로 장비를 정지시키지 않고도 부품(M)의 정확한 장착 위치(P2)를 산출하는 것이 가능하므로 제조 시간을 단축할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 본딩 장치
110: 컨베이어부
120: 픽업부
130: 제1 비젼부
140: 제2 비젼부
150: 안착부
160: 제어부

Claims (5)

  1. 부품을 픽업하는 픽업부;
    상기 픽업부의 하부에 설치되어 회로 기판을 이송시키는 이송부;
    상기 픽업부에 설치되어 상기 회로 기판의 위치를 촬영하는 제1 비젼부;
    상기 이송부의 하부에 배치되어 상기 회로 기판과 상기 부품을 인식하는 제2 비젼부;
    서로 높이가 상이한 2개의 표준 회로 기판이 안착되며, 상기 표준 회로 기판에 안착되는 표준 부품이 안착되는 안착부; 및
    상기 제1 비젼부와 상기 제2 비젼부에서 측정된 상기 2개의 표준 회로 기판의 위치와 상기 표준 부품의 위치를 근거로 상기 회로 기판에 상기 부품이 장착되어야 하는 장착 위치를 산출하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 2개 표준 회로 기판 중 하나의 제1 얼라인마크의 위치와 상기 표준 부품의 제2 얼라인마크의 위치 사이의 제1 위치 차이를 산출하고, 상기 2개의 표준 회로 기판 중 다른 하나의 제3 얼라인마크의 위치와 상기 표준 부품의 제2 얼라인마크의 위치 사이의 제2 위치 차이를 산출하고, 상기 제1 위치 차이와 상기 제2 위치 차이를 근거로 기 설정된 설정 위치로부터 평행 이동하여야 하는 변위를 산출하여 상기 장착 위치를 산출하는 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 기 설정된 설정 위치를 산출된 상기 장착 위치로 가변하여 상기 회로 기판에 상기 부품을 장착되도록 상기 픽업부를 제어하는 본딩 장치.
  3. 상면이 서로 단차지게 배치된 2개의 표준 회로 기판 상에 픽업부로 표준 부품을 각각 장착한 후 제2 비젼부를 통하여 인식 위치를 감지하는 단계;
    인식 위치, 상기 2개의 표준 회로 기판의 위치 및 상기 표준 부품의 위치를 근거로 회로 기판에 장착되는 부품의 장착 위치를 산출하는 단계; 및
    픽업부로 상기 회로 기판에 상기 부품을 산출된 상기 장착 위치에 장착하는 단계;를 포함하고,
    인식 위치, 상기 2개의 표준 회로 기판의 위치 및 상기 표준 부품의 위치를 근거로 회로 기판에 장착되는 부품의 장착 위치를 산출하는 단계는,
    상기 2개의 표준 회로 기판 중 하나의 제1 얼라인마크의 위치와 상기 표준 부품의 제2 얼라인마크의 위치 사이의 제1 위치 차이를 산출하는 단계;
    상기 2개의 표준 회로 기판 중 다른 하나의 제3 얼라인마크의 위치와 상기 표준 부품의 제2 얼라인마크의 위치 사이의 제2 위치 차이를 산출하는 단계; 및
    상기 제1 위치 차이와 상기 제2 위치 차이를 근거로 기 설정된 설정 위치로부터 평행 이동하여야 하는 변위를 산출하여 상기 장착 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 실장 방법.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    인식 위치, 상기 2개의 표준 회로 기판의 위치 및 상기 표준 부품의 위치를 근거로 회로 기판에 장착되는 부품의 장착 위치를 산출하는 단계는,
    상기 제1 위치 차이와 상기 제2 위치 차이를 근거로 상기 설정 위치를 상기 장착 위치로 가변시키는 변수를 산출하는 단계;를 더 포함하는 실장 방법.
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