KR102292225B1 - 다이 본딩헤드 구조 - Google Patents

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KR102292225B1 KR1020210041779A KR20210041779A KR102292225B1 KR 102292225 B1 KR102292225 B1 KR 102292225B1 KR 1020210041779 A KR1020210041779 A KR 1020210041779A KR 20210041779 A KR20210041779 A KR 20210041779A KR 102292225 B1 KR102292225 B1 KR 102292225B1
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장재혁
장경수
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주식회사 톱텍
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Abstract

본 발명은 다이를 픽업하여 본딩하는 본딩헤드의 구조를 단순화시키면서 픽커의 무게중심을 가변시켜 다이의 픽업과 본딩이 정밀하게 이루어지도록 하는 다이 본딩헤드에 관한 것으로, X,Y겐트리에 고정되어 X,Y방향으로 이동하는 이동베이스; 상기 이동베이스에 인접한 상태로 승강 가능하게 설치되며, 상기 다이의 픽업과 본딩을 위해 Z축방향으로 선택적으로 승강하는 승강유닛; 상기 승강유닛 하부로 연결되어 상기 다이를 픽업하며, 각각 X축과 Y축 상에서 틸팅하면서 픽업된 다이의 X,Y 평탄도를 보정하는 평탄도보정유닛; 및 상기 평탄도보정유닛 상부에 배치되며, 평탄도보정유닛을 회전시켜 픽업된 상기 다이의 θ각을 보정하는 회전모터;를 포함하여 구성된다.

Description

다이 본딩헤드 구조{Die bonding head structure}
본 발명은 다이 본딩헤드 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이를 픽업하여 본딩하는 본딩헤드의 구조를 단순화시키면서 픽커의 무게중심을 가변시켜 다이의 픽업과 본딩이 정밀하게 이루어지도록 하는 다이 본딩헤드에 관한 것이다.
일반적으로 다이(반도체 칩) 본딩공정은 조립공정의 핵심인 와이어본딩 공정과 함께 매우 중요한 공정으로써 반도체 패키지의 최종적인 신뢰성을 좌우하는 공정이다.
다이 본딩공정은 다이싱(절단)을 통해 복수개의 다이를 성형하고, 다이싱이 완료된 개별 다이를 하나씩 척킹하여 본딩하고자 하는 Wafer 및 Substrate에 올려놓고 가열하여 본딩함으로써 공정이 이루어진다.
위와 같은 다이 본딩공정은 본딩헤드를 통해 구현된다.Wafer 및 Substrate
종래 등록특허 제10-1105230호에는, 열압착 방식에 의한 본딩 장비의 본딩 헤드에 있어서, 상기 본딩 헤드 하단에 피본딩물을 가열 및 가압하는 적층형 세라믹 히터가 구비되고, 상기 세라믹 히터 상부에는 상기 세라믹 히터에 의해 가열된 상기 피본딩물을 냉각시키는 냉각기가 구비되며, 상기 냉각기 및 세라믹 히터를 관통하며 상기 세라믹 히터의 하단으로부터 돌출 또는 삽입되도록 결합된 팁을 포함하는 열압착식 본딩 헤드가 개시되어 있다.
그러나, 위 열압착식 본딩헤드는 평탄도 유지장치 내부로 스프링에 의해 지지되는 복수개의 볼을 적용하여 평탄도 보정이 이루어지고 있으나, 스프링의 탄성에 의해 볼이 유동적이기 때문에 평탄도 셋팅이 풀려 다이의 픽업과 본딩을 위한 위치정밀도가 떨어지는 문제가 있다.
또한, 종래 등록특허 제10-0745421호에는, 웨이퍼로부터 다이를 픽업하고 다이를 기판에 본딩하는 본딩부와; 상기 본딩부와 접촉하며 픽업 또는 본딩시 상기 본딩부가 일정한 가압력을 유지할 수 있도록 유체압력을 이용하는 가압력 조절부를 포함하는 다이본딩장치가 개시되어 있다.
그러나, 위 다이본딩장치는 구동모터와 회전풀리들 및 샤프트 등과 같이 여러 부품이 외측방향으로 나열되는 구조이기 때문에 각 부품 간의 누적공차가 발생하고, 특히 부품이 나열된 상태로 외측방향에서 다이의 픽업이 이루어지기 때문에 회전모멘트 발생으로 인해 다이의 픽업 및 본딩의 위치정밀도가 떨어지며, 부품수 에 따른 무게가 증가하기 때문에 헤드의 고속 이동이 어려운 문제가 있다.
등록특허 제10-1105230호 등록특허 제10-0745421호
본 발명은 상기와 같은 문제점 및 기술적 편견을 해소하기 위해 안출된 것으로, 헤드를 구성하는 부품의 수를 최소화하여 경량화를 통해 헤드의 고속 이동이 가능토록하고, 다이를 픽업하는 픽커의 무게 중심을 내측으로 가변시킴으로써 누적공차와 회전모멘트를 없애 다이의 픽업 및 본딩이 정밀하게 이루어질 수 있도록 하는 다이 본딩헤드 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다이 본딩헤드 구조는, X,Y겐트리에 의해 X,Y방향으로 이동 가능하게 설치되며, 다이싱된 다이를 픽업하여 기판(PCB)에 본딩하는 다이 본딩헤드에 있어서, 상기 X,Y겐트리에 고정되어 X,Y방향으로 이동하는 이동베이스; 상기 이동베이스에 인접한 상태로 승강 가능하게 설치되며, 상기 다이의 픽업과 본딩을 위해 Z축방향으로 선택적으로 승강하는 승강유닛; 상기 승강유닛 하부로 연결되어 상기 다이를 픽업하며, 각각 X축과 Y축 상에서 틸팅하면서 픽업된 다이의 X,Y 평탄도를 보정하는 평탄도보정유닛; 및 상기 평탄도보정유닛 상부에 배치되며, 평탄도보정유닛을 회전시켜 픽업된 상기 다이의 θ각을 보정하는 회전모터;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 승강유닛은, 상기 이동베이스에 소정 길이로 고정된 마그네틱샤프트와 상기 마그네틱샤프트를 타고 이동하는 가동자로 이루어진 샤프트리니어가 서로 이격되게 한 쌍으로 구성되며, 상기 한 쌍의 샤프트리니어는 Y축상에서 보았을 때 상기 회전모터를 기준으로 양측으로 대칭되게 배치되고, Z축상에서 보았을 때 상기 회전모터의 회전 중심과 평행한 상태인 것이 바람직하다.
더하여, 상기 가동자들은 승강슬라이더에 고정됨으로써 연동하여 승강하는 구조를 이루고, 상기 승강슬라이더는 상기 이동베이스에 가이드를 통해 승강 가능하게 설치된 것이 바람직하다.
이때, 상기 가이드는 크로스롤러베어링인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 평탄도보정유닛은, 상기 승강유닛 하부에 배치되며, X축 상에서 틸팅되는 X축틸팅부; 상기 X축틸팅부에 고정되며, 상기 X축틸팅부가 틸팅된 상태에서 Y축 상으로 틸팅되는 Y축틸팅부; 및 상기 Y축틸팅부의 하부에 고정되며, 다이를 픽업는 픽커;로 구성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 X축틸팅부는, 상기 승강유닛 하부에 배치되며 하면에는 X축방향으로 회전하는 X축회전롤러가 설치된 X축고정플레이트와, 상기 X축고정플레이트와 회동가능하게 설치되며 X축방향으로 이동하는 X경사면을 갖는 X축경사부재가 상기 X축회전롤러와 접촉된 상태로의 이동에 의해 X축 상으로 틸팅되는 X축틸팅플레이트,로 구성된 것이 바람직하다.
더하여, 상기 Y축틸팅부는, 상기 X축틸팅플레이트 하부에 고정되며 하면에는 Y축방향으로 회전하는 Y축회전롤러가 설치된 Y축고정플레이트와, 상기 Y축고정플레이트와 회동가능하게 설치되며 Y축방향으로 이동하는 Y경사면을 갖는 Y축경사부재가 상기 Y축회전롤러와 접촉된 상태로의 이동에 의해 Y축 상으로 틸팅되는 Y축틸팅플레이트,로 구성된 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 X축경사부재와 Y축경사부재는 조절볼트의 조작에 의해 이동하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 다이 본딩헤드 구조에 의하면, 승강유닛의 한 쌍의 샤프트리니어가 Y축상에서 보았을 때 회전모터를 기준으로 양측으로 대칭되고, Z축상에서 보았을 때 회전모터의 회전 중심과 평행한 상태가 되도록 배치하여, 픽커를 이동베이스에 인접되게 배치함으로써 종래와 같은 헤드의 구조에 의해 발생하는 누적공차 및 회전모멘트의 발생을 원천적으로 차단하여 다이의 픽업 및 본딩이 정밀하게 이루어지는 탁월한 효과가 있다.
또한, 회전모멘트의 발생이 차단됨에 따라 다양한 두께를 갖는 다이의 픽업이 이루어지도록 하고, 특히 다이의 두께가 40마이크로 이하로 얇아지더라도 픽업이 가능한 특징이 있다.
또한, 샤프트리니어를 통해 평탄도보정유닛과 회전모터의 동시 승강이 이루어지고, 다이의 본딩을 위한 포스제어가 순차적으로 이루어지기 때문에 종래와 같은 본딩을 위해 별도의 구동장치가 필요치 않은 특징이 있다.
또한, 본딩헤드가 최소의 부품만으로 구성되기 때문에 경량화를 이루고, 이를 통해 다이의 본딩작업이 고속으로 이루어질 수 있기 때문에 생산성이 향상되는 기술적 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 본딩헤드를 보여주는 사시도이고,
도 2는 도 1의 저면사시도이며,
도 3은 도 1의 정면도이고,
도 4는 도 1의 측면도이며,
도 5는 도 1의 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 본딩헤드를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 저면사시도이며, 도 3은 도 1의 정면도이고, 도 4는 도 1의 측면도이며, 도 5는 도 1의 평면도이다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이 본 발명의 다이 본딩헤드(500) 구조는, X,Y겐트리에 고정되어 X,Y방향으로 이동하는 이동베이스(100); 상기 이동베이스(100)에 인접한 상태로 승강 가능하게 설치되며, 상기 다이의 픽업과 본딩을 위해 Z축방향으로 선택적으로 승강하는 승강유닛(200); 상기 승강유닛(200) 하부로 연결되어 상기 다이를 픽업하며, 각각 X축과 Y축 상에서 틸팅하면서 픽업된 다이의 X,Y 평탄도를 보정하는 평탄도보정유닛(300); 및 상기 평탄도보정유닛(300) 상부에 배치되며, 평탄도보정유닛(300)을 회전시켜 픽업된 상기 다이의 θ각을 보정하는 회전모터(400);를 포함하여 구성된다.
설명에 앞서, 본 발명 본딩헤드(500)의 가장 큰 특징은 평탄도보정유닛(300)과 회전모터(400)의 동시 승강과 다이의 본딩을 위한 포스(force)제어가 한 쌍의 샤프트리니어(220)를 통해 구현되도록 하고, 샤프트리니어(220)가 이동베이스(100)와 인접한 위치에 배치되도록 함으로써 누적공차 및 회전모멘트를 방지하여 다이의 정확한 픽업과 본딩이 정밀하게 이루어질 수 있도록 하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 본딩헤드(500)를 구성하는 후술하는 각 구조들은 도시하지 않은 콘트롤러에 의해 각각 기능별로 제어됨은 물론이다.
본 발명의 본딩헤드(500)는 다이(DIE) 본딩장비의 X,Y겐트리(미도시)에 X축과 Y축방향으로 이동 가능하게 설치되며, 복수개로 다이싱된 다이를 개별로 픽업하여 리드프레임 또는 기판(PCB)에 안착시킨 상태로 가열과 포스(FORCE)제어를 통해 본딩이 이루어지도록 하는 것이다.
이동베이스(100)는 도 1 내지 도 5와 같이, 후술하는 승강유닛(200), 평탄도보정유닛(300) 및 회전모터(400)를 다이의 픽업이 이루어지는 포인트로 이동시키고, 다이 픽업 후 본딩이 이루어지는 본딩위치로 이동시키는 것으로, 승강유닛(200)이 안정적으로 고정될 수 있도록 소정의 면적을 갖는 사각의 형태를 유지하고 있으며, X,Y겐트리에 고정되어 있다.
즉, 이동베이스(100)는 X,Y겐트리에 의해 X축과 Y축방향으로 이동 가능하게 설치된 것이며, X축과 Y축으로의 이동은 다이의 픽업 및 본딩이 이루어지는 위치로의 이동이다.
승강유닛(200)은 후술하는 평탄도보정유닛(300)을 통해 다이의 픽업과 픽업된 다이의 본딩을 위해 도면에 표시된 Z축방향으로 선택적으로 승강이 이루어지도록 하는 것으로, X,Y겐트리에 설치된 이동베이스(100)에 인접한 상태로 Z축을 향하여 승강 가능하게 설치되어 있다.
즉, 승강유닛(200)은 다이의 픽업과 본딩 위치로의 승강 이후 다이의 본딩을 위한 하강이 포스제어를 통해 이차적으로 이루어지도록 하는 것이다.
여기서 승강유닛(200)은 도 1 내지 도 5와 같이 이동베이스(100)의 판 상의 일면에 Z축 방향을 향하여 소정 길이로 고정된 마그네틱샤프트(221)와, 상기 마그네틱샤프트(221)가 관통되게 설치되어 마그네틱샤프트(221)를 타고 Z축방향으로 이동하는 가동자(225)로 이루어진 샤프트리니어(220)로 구성되며, 샤프트리니어(220)는 서로 이격되게 소정의 간격을 유지한 한 쌍으로 구성되어 있다.
마그네틱샤프트(221)는 소정의 길이를 갖도록 복수개의 마그네틱이 같은 극성으로 적층되고, 가동자(225)는 내부로 전자기코일을 권선한 상태로 마그네틱샤프트(221)를 에 관통시켜 전원 인가를 통해 마그네틱샤프트(221)를 타고 이동하게 되며, 가동자(225)의 이동은 콘트롤러에 의해 제어됨은 물론이다.
한 쌍의 샤프트리니어(220)는 도 3과 같이 Y축상에서 보았을 때 후술하는 회전모터(400)를 기준으로 도면상 X축방향 양측으로 대칭되게 배치되고, Z축상에서 보았을 때 도 5와 같이 회전모터(400)의 회전 중심과 평행한 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
이때, 마그네틱샤프트(221)는 이동베이스(100)와 최대한 인접한 상태로 Z축을 향하여 설치될 수 있도록 도 1과 같이 상하로 고정브라켓(223)에 의해 고정된다.
그리고, 한 쌍의 가동자(225)들은 도면들에 도시된 바와 같이 편평한 표면을 갖는 판 상의 승강슬라이더(230)에 고정됨으로써 동시에 한 쌍의 마그네틱샤프트(221)를 타고 이동하도록 연동하는 구조를 이루고, 상기 승강슬라이더(230)는 이동베이스(100)와 가이드를 통해 Z축방향으로 승강 가능하게 설치된다.
이때, 가이드는 직진성을 갖는 크로스롤러베어링(240)인 것이 바람직한데, 이는 크로스롤러베어링(240)은 직선운동 분야에서 볼베어링 등의 여타 마찰감소 장치보다 정교한 이동이 가능하고 보다 큰 부하를 지지할 수 있으며, 볼베어링과 달리 모멘트 하중, 반지름 방향 힘(Radial Force), 기울임 부하(Tilting Load) 등을 지지할 수 있기 때문이다. 따라서, 크로스롤러베어링(240)은 다양한 방향에서 하중이 발생하더라도 동일한 방향으로 하중을 지지하여 버틸수 있도록 한다.
승강슬라이더(230)의 상단에는 가동자(225)들이 다이의 픽업 및 본딩을 위해 도면상 하측방향으로 이동했을 때 복귀를 위한 한 쌍의 스프링(S)이 연결되어 있다.
승강슬라이더(230)의 하단에는 후술하는 회전모터(400) 및 평탄도보정유닛(300)을 지지하기 위한 지지브라켓(231)이 구비되어 있다.
한편, 한 쌍의 샤프트리니어(220)를 회전모터(400)를 기준으로 정확하게 양측으로 배치되게 하는 것은, 샤프트리니어(220)가 후술하는 평탄도보정유닛(300)을 지지함에 있어 어느 일방향으로의 치우침이 발생하지 않도록 함으로써 샤프트리니어(220)의 발란스와 중심을 유지시키기 위함이다.
또한, 한 쌍의 샤프트리니어(220)를 Z축상으로 보았을 때 회전모터(400) 회전중심과 평행상태를 유지시키는 것은, 도 3 및 도 4와 같이 후술하는 회전모터(400)와 평탄도보정유닛(300)의 중심이 한 쌍의 샤프트리니어(220)의 직하방으로 배치되도록 함으로써, 샤프트리니어(220)의 하강에 따라 가해지는 압력이 정확하게 회전모터(400)와 평탄도보정유닛(300)의 중심을 향할 수 있도록 하여 다이의 픽업과 본딩이 정밀하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 도 4와 같이 한 쌍의 샤프트리니어(220)를 이동베이스(100)에 최대한 인접한 거리(T1)로 설치함으로써, 종래와 같이 복수개의 부품들이 외측방향을 향하여 조립됨으로써 발생하는 회전모멘트를 원천적으로 차단하게 되며, 이렇게 되면 본딩시 다이로 가해지는 포스제어와 위치제어가 정확하게 이루어진다.
더하여, 샤프트리니어(220)의 가동자(225)가 다이 본딩시 콘트롤러의 제어를 받으면서 일차로 하강하고, 이후 이차 하강에 의한 최적화된 포스제어를 통해 가열을 동반하여 다이의 본딩이 이루어지기 때문에 종래와 같이 다이의 본딩시 포스제어를 위해 반드시 필요했던 구동모터(VCM모터)가 필요치 않다.
이렇게 되면, 한 쌍의 샤프트리니어(220)가 다이의 픽업과 함께 종래의 구동모터(VCM모터) 기능까지 수행하기 때문에 부품수를 획기적으로 줄여 본딩헤드(500)의 경량화를 이룰 수 있게 됨으로써, 경량화에 따른 본딩작업 속도의 향상 및 누적오차의 감소를 통해 위치정밀도와 생산량이 향상된다.
예를 들어, 종래 헤드무게와 구동모터(VCM모터)를 포함한 Z축로봇의 무게를 합하면 대략 29kgf의 무게를 유지하고 있지만, 본 발명은 한 쌍의 샤프트리니어(220)를 적용하여 부품수를 최대한으로 줄여 별도의 Z축로봇을 구비하지 않음으로써 20kgf의 무게를 유지할 수 있게 되어 종래 대비 25%의 무게가 감소 효과를 갖기 때문이다.
평탄도보정유닛(300)은 승강유닛(200) 하부에 배치되어 다이를 픽업하며, 픽업된 다이의 본딩이 정밀하게 이루어질 수 있도록 각각 X축과 Y축 상에서 틸팅하면서 픽업된 다이의 X,Y 방향으로의 평탄도를 보정한다.
즉, 평탄도보정유닛(300)은 다이를 픽업하고, 픽업된 다이의 평탄도를 보정하는 것이다.
평탄도보정유닛(300)은 도 1 내지 도 4와 같이 X축틸팅부(310)와, Y축틸팅부(330) 및 픽커(360)를 포함한다.
X축틸팅부(310)는 승강유닛(200)의 하부에 배치되고, X축 상에서 Z축 방향으로 소정의 각도로 틸팅된다.
X축틸팅부(310)는 승강유닛(200)의 지지브라켓(231) 하부에 배치되며 하면에는 X축방향으로 회전하는 X축회전롤러(313)가 설치된 X축고정플레이트(311)와, X축고정플레이트(311)와 회동가능하게 설치되며 X축방향으로 이동하는 X경사면(325)을 갖는 X축경사부재(323)가 X축회전롤러(313)와 접촉된 상태로의 이동에 의해 X축 상으로 틸팅되는 X축틸팅플레이트(321)로 구성된다.
이때, X축고정플레이트(311)와 X축틸팅플레이트(321) 중 어느 하나에는 서로 연결된 상태로 회동 가능하게 연결되는 힌지축(H)이 형성되어 있다.
따라서, X축틸팅부(310)는 X축경사부재(323)의 이동에 따라 X경사면(325)과 접촉된 X축회전롤러(313)를 타고 이동하면서 힌지축(H)을 중심으로 회전하기 때문에 X축틸팅플레이트(321)를 도 1 및 도 3에 표시된 화살표방향으로 틸팅시킴으로써 후술하는 픽커(360)에 픽업된 다이의 X축방향으로의 평탄도를 보정시킨다.
Y축틸팅부(330)는 X축틸팅부(310)의 하부에 고정되고, X축틸팅부(310)가 틸팅된 상태에서 Y축 상에서 Z축 방향으로 소정의 각도로 틸팅된다.
Y축틸팅부(330)는 X축틸팅플레이트(321) 하부에 고정되며 하면에는 Y축방향으로 회전하는 Y축회전롤러(333)가 설치된 Y축고정플레이트(331)와, Y축고정플레이트(331)와 회동가능하게 설치되며 Y축방향으로 이동하는 Y경사면(345)을 갖는 Y축경사부재(343)가 Y축회전롤러(333)와 접촉된 상태로의 이동에 의해 Y축 상으로 틸팅되는 Y축틸팅플레이트(341)로 구성된다.
이때, Y축고정플레이트(331)와 Y축틸팅플레이트(341) 중 어느 하나에는 서로 연결된 상태로 회동 가능하게 연결되는 힌지축(H)이 형성되어 있다.
따라서, Y축틸팅부(330)는 Y축경사부재(343)의 이동에 따라 Y경사면(345)과 접촉된 Y축회전롤러(333)를 타고 이동하면서 힌지축(H)을 중심으로 회전하기 때문에 Y축틸팅플레이트(341)를 도 1 및 도 3에 표시된 화살표방향으로 틸팅시킴으로써 후술하는 픽커(360)에 픽업된 다이의 Y축방향으로의 평탄도를 보정시킨다.
이렇게 되면, X축틸팅부(310)와 Y축틸팅부(330)의 틸팅을 통해 후술하는 픽커(360)에 픽업된 다이의 X,Y측으로의 평탄도 보정이 이루어지게 된다.
한편, X축틸팅플레이트(321)와 Y축틸팅플레이트(341)에 각각 이동 가능하게 설치된 X축경사부재(323)와 Y축경사부재(343)는 도 3에 도시된 조절볼트(350)의 조작에 의해 이동하게 된다.
조절볼트(350)는 X축경사부재(323)와 Y축경사부재(343)가 이동된 상태를 유지되고, 동시에 X축회전롤러(313)와 Y축회전롤러(333)가 고정된 상태를 유지하기 때문에 셋팅된 평탄도가 풀리는 사태를 원천적으로 차단한다.
그리고, 조절볼트(350)의 조작은 작업자를 통해 외부로부터 삽입되는 별도의 공구를 통해 조절될 수 있으며, 통상 다이의 본딩 공정이 이루어지기 전에 이루어지는 것이 바람직하다.
픽커(360)는 Y축틸팅부(330)의 하부에 고정되며, 진공흡착을 통해 다이를 픽업한 후 다이 본딩위치에서 본딩이 이루어지도록 다이를 하강하여 압력을 부여한다.
픽커(360)는 통상적인 기능을 하는 구조로서, 이하 설명은 생략하기로 한다.
회전모터(400)는 평탄도보정유닛(300)을 회전시켜 픽커(360)에 픽업된 다이를 θ각으로 회전시키면서 보정이 이루어지도록 하는것으로, 평탄도보정유닛(300)의 상부에 배치되어 있다.
이때, 회전모터(400)는 승강슬라이더(230)의 하부로 고정된 지지브라켓(231)에 얹혀진 상태로 배치되어 평탄도보정유닛(300)의 상부로 배치되어 있으며, 회전모터(400)의 회전축(미도시)은 X축고정플레이트(311)와 연결된 상태이다.
위와 같은 구조로 인해 도 3과 같이 회전모터(400)와 평탄도보정유닛(300)의 Z축 방향으로의 높이(T2)를 최소화하게 된다.
이렇게 되면, 다이의 본딩이 압력이 전달되는 거리가 짧기 때문에 외력에 의한 영향이 적어 정밀한 본딩이 가능하다. 즉, 종래와 같이 본딩을 위한 압력이 전달되는 거리가 길 경우 발생하는 외력에 의한 영향이 최소화되는 것이다.
따라서, 회전모터(400)는 구동을 통해 평탄도보정유닛(300)을 회전시키면서 θ각 보정이 이루어지도록 함과 동시에 다이의 정밀한 본딩이 이루어지도록 한다.
한편, 본 발명의 본딩헤드(500)는 앞서 서술된 바와 같이 한 쌍의 샤프트리니어(220)가 이동베이스(100)와 인접되게 배치됨에 따라 픽업되는 다이의 두께와 상관 없이 다양한 두께를 갖는 다이의 픽업이 가능하다. 정확하게는 두께가 40마이크로 이하로 얇아지더라도 픽업이 가능하다.
이는, 다이를 픽업하는 픽커(360)를 승강하는 이동베이스(100)와 최대한 인접되게 배치함으로써 가능하다.
즉, 다이를 픽업하고 본딩할 때 다이가 얇을 경우 위치편차가 발생하게 된다. 정확하게는, 종래와 같이 픽커가 이동베이스로부터 소정거리로 이격되게 배치된 상태에서는 회전모멘트가 작용되기 때문에 미세하게 기울어진 상태를 유지할 수밖에 없고, 이와 같은 상태에서 40마이크로 이하의 얇은 다이를 픽업하는 경우 픽커의 기울어진 부위가 먼저 닿으면서 다이가 틀어진 상태로 픽업될 수 밖에 없으며, 위 상태에서 다이의 본딩이 이루어지는 경우 틀어진 다이의 일측이 먼저 닿는 상태로 압력이 가해지기 때문에 크랙이 발생하여 불량을 유발시키거나 또는 다이의 틀어짐으로 인한 정위치로의 본딩이 이루어지지 못하는 문제가 발생한다.
따라서, 종래에는 40마이크로 이하의 두게를 갖는 다이에서는 위와 같은 이유로 문제가 발생하였지만, 본 발명에서는 픽커(360)와 이동베이스(100)와의 간격을 인접하게 유지시킴으로써 픽커(360)의 회전모멘트가 발생되지 않기 때문에 40마이크로에서 30마이크로 이하 두께 까지의 다이 본딩이 가능하다.
설명하지 않은 B는 비전으로써, 승강슬라이더(230)의 일측에 배치되어 얼라인마크를 인식하거나 본딩좌표를 인식한다.
지금까지 서술된 바와 같이 본 발명의 다이 본딩헤드 구조는, 승강유닛의 한 쌍의 샤프트리니어가 Y축상에서 보았을 때 회전모터를 기준으로 양측으로 대칭되고, Z축상에서 보았을 때 회전모터의 회전 중심과 평행한 상태가 되도록 배치하여, 픽커를 이동베이스에 인접되게 배치함으로써 종래와 같은 헤드의 구조에 의해 발생하는 누적공차 및 회전모멘트의 발생을 원천적으로 차단하여 다이의 픽업 및 본딩이 정밀하게 이루어지는 탁월한 효과가 있다.
또한, 회전모멘트의 발생이 차단됨에 따라 다양한 두께를 갖는 다이의 픽업이 이루어지도록 하고, 특히 다이의 두께가 40마이크로 이하로 얇아지더라도 픽업이 가능한 특징이 있다.
또한, 샤프트리니어를 통해 평탄도보정유닛과 회전모터의 동시 승강이 이루어지고, 다이의 본딩을 위한 포스제어가 순차적으로 이루어지기 때문에 종래와 같은 본딩을 위해 별도의 구동장치가 필요치 않은 특징이 있다.
또한, 본딩헤드가 최소의 부품만으로 구성되기 때문에 경량화를 이루고, 이를 통해 다이의 본딩작업이 고속으로 이루어질 수 있기 때문에 생산성이 향상되는 기술적 특징이 있다.
이상, 본 발명의 다이 본딩헤드 구조를 바람직한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 설명하였으나, 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아님은 물론이다.
즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.
100 : 이동베이스 200 : 승강유닛
220 : 샤프트리니어 221 : 마그네틱샤프트
223 : 고정브라켓 225 : 가동자
230 : 승강슬라이더 231 : 지지브라켓
240 : 크로스롤러베어링 300 : 평탄도보정유닛
310 : X축틸팅부 311 : X축고정플레이트
313 : X축회전롤러 321 : X축틸팅플레이트
323 : X축경사부재 325 : X경사면
330 : Y축틸팅부 331 : Y축고정플레이트
333 : Y축회전롤러 343 : Y축경사부재
345 : Y경사면 350 : 조절볼트
360 : 픽커 400 : 회전모터
500 : 본딩헤드 B : 비전
H : 회동축 S : 스프링

Claims (8)

  1. X,Y겐트리에 의해 X,Y방향으로 이동 가능하게 설치되며, 다이싱된 다이를 픽업하여 기판(PCB)에 본딩하는 다이 본딩헤드(500)에 있어서,
    상기 X,Y겐트리에 고정되어 X,Y방향으로 이동하는 이동베이스(100);
    상기 이동베이스(100)에 인접한 상태로 승강 가능하게 설치되며, 상기 다이의 픽업과 본딩을 위해 Z축방향으로 선택적으로 승강하는 승강유닛(200);
    상기 승강유닛(200) 하부로 연결되어 상기 다이를 픽업하며, 각각 X축과 Y축 상에서 틸팅하면서 픽업된 다이의 X,Y 평탄도를 보정하는 평탄도보정유닛(300); 및
    상기 평탄도보정유닛(300) 상부에 배치되며, 평탄도보정유닛(300)을 회전시켜 픽업된 상기 다이의 θ각을 보정하는 회전모터(400);를 포함하며,
    상기 평탄도보정유닛(300)은, 상기 승강유닛(200) 하부에 배치되며, X축 상에서 틸팅되는 X축틸팅부(310); 상기 X축틸팅부(310)에 고정되며, 상기 X축틸팅부(310)가 틸팅된 상태에서 Y축 상으로 틸팅되는 Y축틸팅부(330); 및 상기 Y축틸팅부(330)의 하부에 고정되며, 다이를 픽업하는 픽커(360);로 구성되고,
    상기 X축틸팅부(310)는, 상기 승강유닛(200) 하부에 배치되며 하면에는 X축방향으로 회전하는 X축회전롤러(313)가 설치된 X축고정플레이트(311)와, 상기 X축고정플레이트(311)와 회동가능하게 설치되며 X축방향으로 이동하는 X경사면(325)을 갖는 X축경사부재(323)가 상기 X축회전롤러(313)와 접촉된 상태로의 이동에 의해 X축 상으로 틸팅되는 X축틸팅플레이트(321),로 구성된 것을 특징으로 하는 다이 본딩헤드 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 승강유닛(200)은,
    상기 이동베이스(100)에 소정 길이로 고정된 마그네틱샤프트(221)와 상기 마그네틱샤프트(221)를 타고 이동하는 가동자(225)로 이루어진 샤프트리니어(220)가 서로 이격되게 한 쌍으로 구성되며,
    상기 한 쌍의 샤프트리니어(220)는 Y축상에서 보았을 때 상기 회전모터(400)를 기준으로 양측으로 대칭되게 배치되고, Z축상에서 보았을 때 상기 회전모터(400)의 회전 중심과 평행한 상태인 것을 특징으로 하는 다이 본딩헤드 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가동자(225)들은 승강슬라이더(230)에 고정됨으로써 연동하여 승강하는 구조를 이루고, 상기 승강슬라이더(230)는 상기 이동베이스(100)에 가이드를 통해 승강 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 다이 본딩헤드 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가이드는 크로스롤러베어링(240)인 것을 특징으로 하는 다이 본딩헤드 구조.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Y축틸팅부(330)는, 상기 X축틸팅플레이트(321) 하부에 고정되며 하면에는 Y축방향으로 회전하는 Y축회전롤러(333)가 설치된 Y축고정플레이트(331)와, 상기 Y축고정플레이트(331)와 회동가능하게 설치되며 Y축방향으로 이동하는 Y경사면(345)을 갖는 Y축경사부재(343)가 상기 Y축회전롤러(333)와 접촉된 상태로의 이동에 의해 Y축 상으로 틸팅되는 Y축틸팅플레이트(341),로 구성된 것을 특징으로 하는 다이 본딩헤드 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 X축경사부재(323)와 Y축경사부재(343)는 조절볼트(350)의 조작에 의해 이동하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩헤드 구조.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114678321A (zh) * 2022-05-27 2022-06-28 山东睿芯半导体科技有限公司 一种芯片贴装装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000323823A (ja) * 1999-05-13 2000-11-24 Canon Electronics Inc はんだチップの実装方法及び実装装置及び電子部品
JP2004207569A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Nippon Avionics Co Ltd チップボンディング装置
KR100745421B1 (ko) 2006-08-02 2007-08-02 삼성전자주식회사 다이본딩장치 및 이를 이용한 다이본딩방법
KR20100069973A (ko) * 2008-12-17 2010-06-25 세크론 주식회사 다이 본더용 피커 헤드
KR101105230B1 (ko) 2009-07-14 2012-01-13 (주)창조엔지니어링 열압착식 본딩 헤드 및 이를 이용한 열압착 본딩 방법
KR20120103282A (ko) * 2011-03-10 2012-09-19 (주)피엔티 카메라 모듈 제조용 본딩 장치
KR20180081772A (ko) * 2016-02-01 2018-07-17 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 전자 부품의 실장 장치와 실장 방법, 및 패키지 부품의 제조 방법
KR20180115584A (ko) * 2017-04-13 2018-10-23 엘지전자 주식회사 엘이디칩 전사헤드 및 이를 포함하는 엘이디칩 전사장비
JP2019176129A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 芝浦メカトロニクス株式会社 素子実装装置、素子実装装置の調整方法、及び素子実装方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000323823A (ja) * 1999-05-13 2000-11-24 Canon Electronics Inc はんだチップの実装方法及び実装装置及び電子部品
JP2004207569A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Nippon Avionics Co Ltd チップボンディング装置
KR100745421B1 (ko) 2006-08-02 2007-08-02 삼성전자주식회사 다이본딩장치 및 이를 이용한 다이본딩방법
KR20100069973A (ko) * 2008-12-17 2010-06-25 세크론 주식회사 다이 본더용 피커 헤드
KR101105230B1 (ko) 2009-07-14 2012-01-13 (주)창조엔지니어링 열압착식 본딩 헤드 및 이를 이용한 열압착 본딩 방법
KR20120103282A (ko) * 2011-03-10 2012-09-19 (주)피엔티 카메라 모듈 제조용 본딩 장치
KR20180081772A (ko) * 2016-02-01 2018-07-17 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 전자 부품의 실장 장치와 실장 방법, 및 패키지 부품의 제조 방법
KR20180115584A (ko) * 2017-04-13 2018-10-23 엘지전자 주식회사 엘이디칩 전사헤드 및 이를 포함하는 엘이디칩 전사장비
JP2019176129A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 芝浦メカトロニクス株式会社 素子実装装置、素子実装装置の調整方法、及び素子実装方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114678321A (zh) * 2022-05-27 2022-06-28 山东睿芯半导体科技有限公司 一种芯片贴装装置
CN114678321B (zh) * 2022-05-27 2022-08-23 山东睿芯半导体科技有限公司 一种芯片贴装装置

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