KR102354344B1 - 반도체 소자 접착 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 접착 기기에 관한 것으로서, 상기 프레임에 배열된 상기 다수의 반도체 소자를 상기 기판의 상기 다수의 전도성 회로에 신속하게 접착하고, 레이저 용접 또는 기타 신속한 용접 방식으로 상기 다수의 반도체 소자와 상기 다수의 전도성 회로를 용접하도록 하며, 반도체 산업의 제조 과정의 속도를 향상시킬 수 있고 원가를 절감할 수 있다.

Description

반도체 소자 접착 기기{SEMICONDUCTOR COMPONENT BONDING EQUIPMENT}
본 발명은 반도체 소자 접착 기기에 관한 것이다.
일반적인 반도체 산업 제조 과정에서, 결정립 공장에서는 결정립 선별기를 이용하여 결정립을 테이프(Tape)에 배열하고, 하방의 결정립 응고 공장에 출하하며, 결정립 응고 공장은 부착기 방식(Pick and Place)을 사용하고, 칩을 회로 기판에 하나씩 배열하여 고정시키며, 과정중에 솔드 크림 등 결정립을 고정시킬 수 있고 전도성을 띤 크림을 점성 매개체로 사용해야 응고된 전체 전도판은 리플로(Reflow) 용접을 거쳐 가열 응고된다.
그러나, 이러한 기존의 제조 과정은 하기의 흠결을 구비한다. 첫째, Reflow 제조 공정 온도의 상승 곡선이 느리고 하나의 칩에 적어도 2개의 리플로 납땜 포인트 응고 반응 시간이 동일하지 않기에, 결정립이 위로 올라와 불량이 발생하게 된다. 둘째, Reflow 제조 공정은 단일한 불량 결정립을 보수하거나 재정비할 수 없고, 전체를 재정비하면 기타 리플로 납땜한 정상적인 칩에 영향을 줄 수 있다. 셋째, 3 밀(mil)보다 작은 결정립은 디스펜싱 기술 일드(yield)를 돌파하기 어렵다. 넷째, 선별기, 다이 본더를 거친 Pick and Place 제조 공정은 작업 시간이 느리고 기기 투가 원가가 상당히 높기에, 이를 개선해야 하는 폐단이 존재한다.
따라서, 진보성을 지닌 신형의 반도체 소자 레이저 용접 장치 및 방법을 제공하여 상기의 문제들을 해결할 필요가 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반도체 소자 접착 기기를 포함하는 바, 베이스, 기판 검출 수단, 프레임 검출 수단 및 제1 수취 장치를 포함한다. 상기 베이스는 서로 수직되는 X축, Y축 및 Z축을 정의한다. 상기 기판 검출 수단은 상기 베이스에 설치되고 제1 얼라인먼트 플랫폼 및 제1 검출 모듈을 포함하며, 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼은 상기 Z축을 따라 회동하고 기판에 안착되며, 상기 기판에 복수 개의 전도성 회로가 설치되어 있고, 상기 제1 검출 모듈은 상기 기판을 검출 스캐닝하며, 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼은 상기 기판이 제1 기설정 각도로 회동하고 얼라인먼트 되도록 하며. 상기 프레임 검출 수단은 상기 베이스에 설치되고 제2 얼라인먼트 플랫폼 및 제2 검출 모듈을 포함하며, 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼은 상기 Z축을 따라 회동하고 프레임을 안착시키고, 상기 프레임에 코팅 필름 및 상기 코팅 필름에 배열 설치되는 복수 개의 반도체 소자가 설치되어 있으며, 상기 제2 검출 모듈은 상기 프레임을 검출 스캐닝하고, 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼은 상기 프레임이 제2 기설정 각도로 회동하고 얼라인먼트 되도록 하고, 상기 전도성 회로 또는 상기 다수의 반도체 소자에 복수 개의 솔더가 미리 설치되어 있다. 상기 제1 수취 장치는 상기 제1 기설정 각도로 얼라인먼트된 기판 및 상기 제2 기설정 각도로 얼라인먼트된 프레임 중의 하나를 취하여, 다른 하나에 접착하여 상기 접착 완제품을 형성하여, 상기 프레임의 각 상기 반도체 소자가 상기 기판의 상기 다수의 전도성 회로에 정확하게 접착되도록 하고, 각 상기 솔더는 각각 상기 반도체 소자 및 상기 전도성 회로와 서로 접촉한다.
본 발명의 주요한 목적은 반도체 소자 접착 기기를 제공하는 것으로서, 반도체 소자를 회로 기판 접합점 간격에 따라 Tape에 배열하고, Tape와 전도성 기판의 접착을 직접 진행할 수 있으며, 예컨대 레이저 광 가열 방식으로 관통형 스캐닝 용접을 진행하는 바, 그 장점은 하기와 같다.
첫째, LED 등 반도체 소자의 리플로 납땜이 이상 문제를 극복하지 못하는 것을 감소할 수 있고, 기존의 다이 본더, Reflow 기기를 대체할 수 있다.
둘째, 순차적으로 전기 회로판 위치에 따라 다이 본더 기기로 결정립에 대해 Pick and Place 작업을 진행할 필요가 없고, 결정립 분리 섹션의 Tape 필름으로 진공 접착 물질 전달을 진행하여, 스크린의 수만 개의 결정립에 대해 해당되며, 속도는 Pick and Place 수만배로서 제조 공정 시간을 대폭 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 기기 입체도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 접착 완제품 입체 모식도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예의 접착 완제품 측면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예의 다른 한 입체도이다.
하기의 실시예는 단지 본 발명의 실시 가능한 양태를 설명하기 위한 것으로서, 이는 본 발명이 보호하고자 하는 범위를 한정하지 않음을 이에 설명한다.
도 1 내지 7을 참조하면, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내며, 본 발명의 반도체 소자 접착 기기(1)는 베이스(2), 기판 검출 수단(3), 프레임 검출 수단(4) 및 제1 수취 장치(11)를 포함한다.
상기 베이스(2)는 서로 수직되는 X축(L1), Y축(L2) 및 Z축(L3)을 정의한다.
상기 기판 검출 수단(3)은 상기 베이스(2)에 설치되며 제1 얼라인먼트 플랫폼(31) 및 제1 검출 모듈(32)을 포함하며, 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼(31)은 상기 Z축(L3)을 따라 회동하여 상기 기판(91)을 안착시키고, 상기 기판(91)에 복수 개의 전도성 회로(911)가 설치되어 있으며, 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼(31)은 상기 기판(91)을 회동시키고 제1 기설정 각도로 얼라인먼트 되도록 한다.
상기 프레임 검출 수단(4)은 상기 베이스(2)에 설치되며 제2 얼라인먼트 플랫폼(41) 및 제2 검출 모듈(42)을 포함하고, 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼(41)은 상기 Z축(L3)을 따라 회동하여 프레임(92)을 안착시키며, 상기 프레임(92)에 코팅 필름(921) 및 상기 코팅 필름(921)에 배열 설치되는 복수 개의 반도체 소자(922)가 설치되어 있고, 본 실시예에서 상기 반도체 소자(922)는 LED결정립이고, 상기 제2 검출 모듈(42)은 상기 프레임(92)을 검출 스캐닝하며, 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼(41)은 상기 프레임(92)은 제2 기설정 각도로 회동하고 얼라인먼트 되도록 하고, 상기 전도성 회로(911) 또는 상기 다수의 반도체 소자(922)에 복수 개의 솔더(93)가 미리 설치된다.
이 밖에 언급해야 할 것은, 본 실시예에서 상기 제1 검출 모듈(32)과 상기 제2 검출 모듈(42)은 전하 결합 소자(CCD) 센서이고, 상기 제1 검출 모듈(32)은 상기 기판(91)의 전도성 회로(911)를 스캐닝 및 얼라인먼트하도록 하며, 상기 제2 검출 모듈(42)은 상기 다수의 반도체 소자(922)의 배열을 스캐닝 및 얼라인먼트하도록 하여, 정확한 얼라인먼트의 효과를 달성한다. 상세하게 말하자면, 상기 제1 검출 모듈(32)은 상기 기판(2)에 한하여 인버팅, 기준점 포지셔닝을 진행할 뿐만 아니라, 상기 기판(2)의 상기 다수의 전도성 회로의 배선 위치에 대해서도 정확하게 검사하며, 검출 방법은 CCD로 상기 기판(2)의 상기 다수의 전도성 회로 특징점을 캡쳐, 포지셔닝하고, 특징점 좌표를 획득하고 허용 오차를 비교하며, 상기 기판에서 상기 다수의 전도성 회로의 복수 개의 용접 포인트의 상기 X축(L1), 상기 Y축(L2), 상기 Z축(L3)이 상기 기판에 대응되는 기준점의 허용 편차량을 검사하는 것을 모니터링할 수 있고, 이상이 검출될 경우 즉시 알리며, 이상한 상기 기판의 접착 작업을 진행하지 않는다. 상기 제2 검출 모듈(42)은 상기 코팅 필름(921)의 상기 다수의 반도체 소자(922)에 한하여 인버팅, 기준점 포지셔닝을 진행할 뿐만 아니라, 상기 코팅 필름(921)의 상기 다수의 반도체 소자(922) 위치 정확도를 검사하며, 그 모니터링 방법은 CCD로 상기 코팅 필름(921)의 상기 다수의 반도체 소자(922)를 갭쳐 포지셔닝하고, 상기 다수의 반도체 소자(922)의 특징점을 획득하여 허용 오차를 비교하며, 상기 다수의 반도체 소자(922)의 상기 X축(L1), 상기 Y축(L2)을 모니터링할 수 있고, 각도 오차가 기준점에 상대한 허용 편차량을 모니터링하며, 이상이 모니터링될 경우 즉시 알리며, 이상한 상기 상기 프레임(92)의 접착 작업을 진행하지 않는다.
상기 제1 수취 장치(11)는 상기 제1 기설정 각도의 기판(91) 및 상기 프레임(92) 중의 하나를 취하여, 다른 하나에 접착하여 상기 접착 완제품(94)을 형성하며(본 실시예에서 상기 제1 수취 장치(11)는 상기 프레임(92)을 취하여 상기 기판(91)에 접착시킴), 언급해야 할 것은, 본 실시예에서 상기 반도체 소자 접착 기기(1)에 접착 모니터링 모듈(16)(도 7에 도시됨)이 더 설치되어 있고, 상기 기판(91)과 상기 프레임(4)을 접착하는 과정에서 모니터링을 통해 상기 다수의 반도체 소자(922)가 상기 다수의 전도성 회로(911)에 원활하게 접착되는 지를 확인하고, 상세하게 말하자면, 그 검출 방법은 CCD로 상기 프레임(92)의 상기 기판(2)과 상기 다수의 반도체 소자(922)를 접착한 후의 복수 개의 특징점을 캡쳐 포지셔닝하고, 상기 기판(2)과 상기 다수의 반도체 소자(922) 특징점 좌표를 획득하며 허용 오차를 비교하고, 접착된 후의 상기 다수의 반도체 소자(922)의 X축(L1), Y축(L2), Z축(L3)이 접착된 후의 상기 기판(2)의 기준점과 대응되는 허용 펀차량을 모니터링한다. 이상이 모니터링될 경우 즉시 기록하고, 접촉 이상이 발생한 상기 프레임(92)은 상기 프레임 박스 홀더(96)에 반환되고, 작업자에게 오류 정정 검사를 진행할 것을 알린다.
설명해야 할 것은, 본 실시예에서 상기 제1 수취 장치(11)는 선택적으로 X축(L1) 및 Z축(L3)을 이동시킬 수 있고, 상기 제1 수취 장치(11)는 흡입반이며, 상기 제1 수취 장치(11)는 상기 기판(91)과 상기 프레임(92)을 상기 Z축(L3)의 방향을 따라 서로 접착시켜, 상기 프레임(92)의 각 상기 반도체 소자(922)가 상기 기판(91)의 상기 다수의 전도성 회로(911)에 정확하게 접착되도록 하여, 각 상기 솔더(93)는 각각 상기 반도체 소자(922) 및 상기 전도성 회로(911)와 서로 접촉한다. 이로써, 상기 접착 완제품(94)은 레이저 광 등 가열 방식으로 관통형 스캐닝 용접을 진행하여, 상기 다수의 반도체 소자(922)를 상기 다수의 전도성 회로(911)에 용접시키고, 따라서 상기 반도체 소자 접착 기기(1)는 기존의 다이 본더 방식으로 Pick and Place 작업 및 리플로 용접(Reflow) 제조하는 공정에 비해 신속한 제조 공정을 구비한다. 상기 기판(91)은 투명하거나 불투명한 세라믹 패널, 실리콘 웨이퍼, PCB 판, 유리판 또는 사파이어 판일 수 있고, 상기 코팅 필름(921)의 재질은 PE 블루 필름, UV 필름 또는 기타 투명하고 가용성을 띤 코팅 필름일 수 있으며, 상기 다수의 반도체 소자(922)는 접착제가 필요 없고 상기 코팅 필름(921)에 접착할 수 있기에, 따라서 비교적 간단한 제조 공정을 구비하며, 상기 다수의 솔더(93)는 인쇄, 디스펜싱, 전기 도금 또는 에칭의 방식으로 상기 다수의 반도체 소자에 설치되어, 효율을 향상시킨다.
본 실시예에서 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼(31) 및 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼(41)은 또한 선택적으로 상기 X축(L1), Y축(L2)을 따라 이동한다.
바람직하게는, 상기 베이스(2)에 기판 수취 암(12)이 더 설치되어 있고, 상기 기판 수취 암(12)은 크리스탈 홀더 박스(95)에서 상기 기판(91)을 취하여 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼(31)에 안착시킨다. 본 실시예에서 상기 베이스(2)에 제1 코스 얼라인먼트 플랫폼(14)이 더 설치되어 있고, 상기 기판 수취 암(12)은 우선 상기 기판(91)을 상기 제1 코스 얼라인먼트 플랫폼(14)에 안착하여 코스 얼라인먼트를 진행한 후, 다시 상기 기판(91)을 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼(31)에 안착시켜, 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼(31)의 작업 시간을 절약할 수 있다.
상기 베이스(2)에 프레임 수취 암(13) 및 중계 플랫폼(15)이 더 설치되어 있고, 상기 중계 플랫폼(15) 및 상기 프레임 수취 암(13)은 상기 Y축(L2) 방향에 따라 이동하며, 상기 프레임 수취 암(13)은 프레임 박스 홀더(96)가 상기 프레임(92)을 취하여 상기 중계 플랫폼(15)에 안착시키도록 하고, 상기 제1 수취 장치(11)는 또한 상기 프레임(92)을 상기 중계 플랫폼(15)에서 취하여 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼(41)에 안착시키며, 상기 제1 수취 장치(11)는 또한 상기 접착 완제품(94)을 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼(41)에서 취하여, 상기 중계 플랫폼(15)에 반환하고, 상기 프레임 수취 암(13)은 상기 접착 완제품(94)을 상기 중계 플랫폼(15)에서 취하여 상기 프레임 박스 홀더(96)에 안착시켜, 다음 번의 용접 제조 공정에 사용된다. 본 실시예에서 상기 프레임 수취 암(13)은 클램프(131)이고, 상기 프레임 수취 암(13)은 선택적으로 상기 Y축(L2)을 따라 이동할 수 있으며, 상기 접착 모니터링 모듈(16)은 상기 중계 플랫폼(15)과 상기 프레임 박스 홀더(96)의 사이에 설치된다.
상기 내용을 종합해보면, 본 발명의 반도체 소자 접착 기기는 상기 프레임의 상기 다수의 반도체 소자를 상기 기판의 상기 다수의 전도성 회로에 신속하게 접착시켜, 레이저 용접하여 상기 다수의 반도체 소자와 상기 다수의 전도성 회로를 용접하며, 코팅 필름을 이용하여 1회에 대량(수천 내지 수만 입자)의 1 내지 80 밀 등 작은 크기의 반도체 소자의 접착을 실현할 수 있고, 레이저 용접으로 대량의 반도체 소자를 용접하기에, 반도체 산업의 제조 공정 속도를 향상시킬 수 있고 원가를 절감할 수 있다.
1: 반도체 소자 접착 기기 2: 베이스
3: 기판 검출 수단 4: 프레임 검출 수단
11: 제1 수취 장치 12: 기판 수취 암
13: 프레임 수취 암 14: 제1 코스 얼라인먼트 플랫폼
15: 중계 플랫폼 16: 접착 모니터링 모듈
131: 클램프 31: 제1 얼라인먼트 플랫폼
32: 제1 검출 모듈 41: 제2 얼라인먼트 플랫폼
42: 제2 검출 모듈 91: 기판
92: 프레임 93: 솔더
94: 접착 완제품 95: 크리스탈 홀더 박스
96: 프레임 박스 홀더 911: 전도성 회로
921: 코팅 필름 922: 반도체 소자
L1: X축 L2: Y축
L3: Z축

Claims (10)

  1. 베이스, 기판 검출 수단, 프레임 검출 수단 및 제1 수취 장치를 포함하고,
    베이스는 서로 수직되는 X축, Y축 및 Z축을 정의하며;
    기판 검출 수단은 상기 베이스에 설치되고 제1 얼라인먼트 플랫폼 및 제1 검출 모듈을 포함하며, 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼은 상기 Z축을 따라 회동하고 기판을 안착시키며, 상기 기판에 복수 개의 전도성 회로가 설치되어 있고, 상기 제1 검출 모듈은 상기 기판을 검출 스캐닝하며, 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼은 상기 기판이 제1 기설정 각도로 회동하고 얼라인먼트 되도록 하며;
    프레임 검출 수단은 상기 베이스에 설치되고 제2 얼라인먼트 플랫폼 및 제2 검출 모듈을 포함하며, 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼은 상기 Z축을 따라 회동하고 프레임을 안착시키고, 상기 프레임에 코팅 필름 및 상기 코팅 필름에 배열 설치되는 복수 개의 반도체 소자가 설치되어 있으며, 상기 제2 검출 모듈은 상기 프레임을 검출 스캐닝하고, 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼은 상기 프레임이 제2 기설정 각도로 회동하고 얼라인먼트 되도록 하며, 상기 전도성 회로 또는 상기 다수의 반도체 소자에 복수 개의 솔더가 미리 설치되어 있고;
    제1 수취 장치는 상기 제1 기설정 각도로 얼라인먼트된 기판 및 상기 제2 기설정 각도로 얼라인먼트된 프레임 중의 하나를 취하여, 다른 하나에 접착하여 접착 완제품을 형성하며, 상기 프레임의 각 상기 반도체 소자가 상기 기판 상의 상기 다수의 전도성 회로의 정해진 위치에 접착되도록 하고, 각 상기 솔더는 각각 상기 반도체 소자 및 상기 전도성 회로와 서로 접촉하는 반도체 소자 접착 기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼은 또한 선택적으로 상기 X축, Y축을 따라 이동하는 반도체 소자 접착 기기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼은 또한 선택적으로 상기 X축, Y축을 따라 이동하는 반도체 소자 접착 기기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 베이스에 기판 수취 암이 더 설치되어 있고, 상기 기판 수취 암은 크리스탈 홀더 박스에서 상기 기판을 취하여 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼에 안착시키는 반도체 소자 접착 기기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 베이스에 제1 코스(coarse) 얼라인먼트 플랫폼이 더 설치되어 있고, 상기 기판 수취 암은 우선 상기 기판을 상기 제1 코스 얼라인먼트 플랫폼에 안착시켜 코스 얼라인먼트를 진행한 후, 다시 상기 기판을 상기 제1 얼라인먼트 플랫폼에 안착시키는 반도체 소자 접착 기기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 베이스에 프레임 수취 암 및 중계 플랫폼이 더 설치되어 있고, 상기 프레임 수취 암은 프레임 박스 홀더에서 상기 프레임을 취하여 상기 중계 플랫폼에 안착시키고, 상기 제1 수취 장치는 또한 상기 프레임을 상기 중계 플랫폼에서 취하여 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼에 안착시키며, 상기 제1 수취 장치는 또한 상기 접착 완제품을 상기 제2 얼라인먼트 플랫폼에서 취하고, 상기 중계 플랫폼에 반환하며, 상기 프레임 수취 암은 상기 접착 완제품을 상기 중계 플랫폼에서 취하고 상기 프레임 박스 홀더에 안착시키는 반도체 소자 접착 기기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 프레임 수취 암은 클램프이고, 상기 프레임 수취 암은 선택적으로 상기 Y축을 따라 이동하는 반도체 소자 접착 기기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 수취 장치는 선택적으로 X축 및 Z축을 따라 이동하고, 상기 제1 수취 장치는 흡입반이며, 상기 제1 수취 장치는 상기 기판과 상기 프레임을 상기 Z축의 방향을 따라 서로 접착시키는 반도체 소자 접착 기기.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 검출 모듈은 전하 결합 소자(CCD) 센서이고, 상기 제1 검출 모듈은 상기 기판의 전도성 회로를 스캐닝 및 얼라인먼트하며, 상기 제2 검출 모듈은 전하 결합 소자(CCD) 센서이고(CCD) 센서이고, 상기 제2 검출 모듈은 상기 다수의 반도체 소자의 배열을 스캐닝 및 얼라인먼트하는 반도체 소자 접착 기기.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 소자 접착 기기에 접착 모니터링 모듈이 더 설치되어 있고, 상기 기판과 상기 프레임을 접착하는 과정에서 모니터링을 통해 상기 다수의 반도체 소자가 상기 다수의 전도성 회로의 정해진 위치에 접착되는 지를 확인하는 반도체 소자 접착 기기.
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