KR102448183B1 - 반도체용 세라믹 기판 천공 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높이 방향으로 연장되는 연결 하우징과, 바닥면에 위치하는 상기 연결 하우징의 일단에서 너비 방향으로 연장되는 하부 하우징과, 상기 연결 하우징의 타단에서 상기 하부 하우징과 대면하도록 연장되는 상부 하우징을 구비하는 본체 하우징; 상기 하부 하우징 상에 설치되며 내부 공간인 제1 흡입 공간을 형성하는 지지 유닛; 상기 지지 유닛 상에 배치되어 세라믹 기판을 고정하도록 형성되고, 일면 및 타면을 관통하는 복수의 천공홀을 구비하는 가이드 유닛; 상기 상부 하우징에 설치되어 상기 천공홀을 향해 압축 기체를 분사하도록 형성되는 압축 분사 유닛; 상기 제1 흡입 공간과 연통되도록 상기 하부 하우징에 설치되어, 상기 제1 흡입 공간으로 유입되는 상기 세라믹 기판의 파티클을 흡입하도록 형성되는 흡입 유닛; 및 천공 개시 정보가 입력되는 경우, 이에 따라 상기 세라믹 기판에 대한 천공을 실시하도록 상기 압축 분사 유닛의 상기 압축 기체 분사 및 상기 흡입 유닛의 상기 파티클 흡입 구동을 제어하도록 형성되는 제어 유닛;을 포함하는, 반도체용 세라믹 기판 천공 장치에 관한 것이다.

Description

반도체용 세라믹 기판 천공 장치{DEVICE FOR PERFORATING CAERAMIC SUBSTRATE OF SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체용 세라믹 기판 천공 장치에 관한 것이다.

최근 전기 자동차, 스마트폰 및 인공지능 등과 관련된 전자산업의 발전에 따라 반도체에 대한 수요가 급격히 증가되고 있어 공급이 이를 따라가지 못하는 상황에 이르렀다.

이처럼 반도체는 미래 산업의 필수적인 부품으로 전세계 선진국들이 막대한 자금 및 인력을 투입하여 시장을 선도하려는 각축전이 벌어지고 있는 상황이다.

다행히도 아직까지는 국내 반도체 회사들의 세계 시장 점유율이 앞도적인 상황이나 대만 및 미국 등의 경쟁사의 도전이 계속되고 있는 실정이다.

이와 같은 상황에서 보다 정밀하고 고효율의 반도체 연구개발이 지속적으로 이루어질 필요가 있다.

이러한 반도체는 세라믹 기판을 통해 부품이 패키징되는 구조를 갖는다.

예를 들어, 칩 인덕터, 커패시터를 포함한 전자 부품을 세라믹 시트를 이용하여 적층형 칩 부품으로 제조하는 기술을 들 수 있다. 적층형 칩 부품은 복수의 세라믹 시트를 적층하여 압착한 후 각 시트의 전극들을 통전하기 위한 비아홀을 형성하는 공정을 갖는다.

이때, 복수의 세라믹 시트로 생성되는 세라믹 기판에 대한 비아홀 형성 시 기존에는 물리적 기구의 가압 방식을 통한 펀칭 방법 또는 레이저 조사를 통한 펀칭 방법 등이 주로 이용되었다.

물리적 기구의 가압 펀칭 방식은, 대상 세라믹 기판에 대하여 펀칭 부위를 직접 접촉 및 가압하는 방식으로 펀칭 속도, 펀칭 시 주변 영역에 대한 손상 등의 문제점을 갖는다.

또한, 레이저 조사 방식의 경우 고온의 레이저를 대상 세라믹 기판에 조사하는 방식으로 고열의 레이저에 의한 기판 손상이 여전히 발생되었다.

이처럼, 기존 펀칭 방식들은 속도 및 기판 손상에서 안전성을 충분히 확보하지 못함으로써, 이에 대한 대안이 요구된다.

본 발명은 반도체 세라믹 기판에 대한 펀칭 안정성을 보다 향상시킬 수 있는 천공 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체용 세라믹 기판 천공 장치는, 높이 방향으로 연장되는 연결 하우징과, 바닥면에 위치하는 상기 연결 하우징의 일단에서 너비 방향으로 연장되는 하부 하우징과, 상기 연결 하우징의 타단에서 상기 하부 하우징과 대면하도록 연장되는 상부 하우징을 구비하는 본체 하우징; 상기 하부 하우징 상에 설치되며 내부 공간인 제1 흡입 공간을 형성하는 지지 유닛; 상기 지지 유닛 상에 배치되어 세라믹 기판을 고정하도록 형성되고, 일면 및 타면을 관통하는 복수의 천공홀을 구비하는 가이드 유닛; 상기 상부 하우징에 설치되어 상기 천공홀을 향해 압축 기체를 분사하도록 형성되는 압축 분사 유닛; 상기 제1 흡입 공간과 연통되도록 상기 하부 하우징에 설치되어, 상기 제1 흡입 공간으로 유입되는 상기 세라믹 기판의 파티클을 흡입하도록 형성되는 흡입 유닛; 및 천공 개시 정보가 입력되는 경우, 이에 따라 상기 세라믹 기판에 대한 천공을 실시하도록 상기 압축 분사 유닛의 상기 압축 기체 분사 및 상기 흡입 유닛의 상기 파티클 흡입 구동을 제어하도록 형성되는 제어 유닛;을 포함할 수 있다.

여기서, 가이드 유닛은, 상기 지지 유닛 상에 배치되는 제1 플레이트; 및 상기 제1 천공 플레이트 상에 탈착 가능하게 형성되는 제2 플레이트;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 압축 분사 유닛은, 상기 상부 하우징의 내부 공간에 설치되어 상기 압축 기체를 생성하는 압축 탱크; 상기 압축 탱크에서 연장되도록 형성되는 압축 배관; 및 상기 상부 하우징에서 상기 가이드 유닛을 향하도록 설치되어 상기 압축 배관을 통해 전달되는 상기 압축 기체를 분사하도록 형성되는 분사구;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하부 하우징 상에서 상기 지지 유닛의 위치를 변경하도록 형성되는 위치 조절 유닛을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 위치 조절 유닛은, 상기 지지 유닛 하부에 결합되어 상기 지지 유닛을 제1 방향으로 이동시키도록 형성되는 제1 조절 유닛; 및 상기 제1 조절 유닛 하부에 설치되어 상기 제1 조절 유닛을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동시키도록 형성되는 제2 조절 유닛;을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 흡입 유닛은, 상기 하부 하우징의 내부 공간인 제2 흡입 공간에 설치되는 흡입 펌프; 및 상기 제2 흡입 공간과 상기 제1 흡입 공간을 연통시키도록 형성되는 흡입 배관;을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 흡입 공간에 설치되어 상기 제1 흡입 공간에서 유입되는 상기 파티클을 여과시키도록 형성되는 필터 유닛을 더 포함할 수 있다.

상술한 구성을 갖는 본 발명의 반도체용 세라믹 기판 천공 장치에 의하면 세라믹 기판에 대한 천공 작업 시 기판 손상을 효과적으로 방지할 수 있어 공정 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 세라믹 기판을 고정하기 위한 부재를 통해 작업 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 작업 간 발생되는 파티클 제거를 위한 부재를 구비하여 작업 청결성 및 파티클로 인한 제품 오염을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 압축 기체 분사 방식을 적용하여 작업 속도를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 세라믹 기판에 대한 위치 조절이 가능도록 구성하여 작업 정밀성 및 편의성을 보다 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체용 세라믹 기판 천공 장치(100)의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1 천공 장치(100)의 서로 다른 방식으로 적용 가능한 가이드 유닛(150)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1 천공 장치(100)의 제1,2 플레이트(151, 153)에 형성되는 천공홀(155)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1 내지 도 4의 천공 장치를 이용한 세라믹 기판 천공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체용 세라믹 기판 천공 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체용 세라믹 기판 천공 장치(100)의 구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2 및 도 3은 도 1 천공 장치(100)의 서로 다른 방식으로 적용 가능한 가이드 유닛(150)의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1 천공 장치(100)의 제1,2 플레이트(151, 153)에 형성되는 천공홀(155)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이 반도체용 세라믹 기판(C) 천공 장치(100)(이하, '천공 장치라 함)는 세라믹 기판(C)에 대하여 비아홀을 형성하기 위한 천공 작업을 실시하기 위한 장치이다.

본 천공 장치(100)는 세라믹 기판(C)을 고정한 상태에서 압축 기체(G)를 분사하여 세라믹 기판(C)에 비아홀을 생성하고, 이때 발생되는 파티클(P)은 흡입 펌프(171)를 통해 제거하는 것을 특징으로 한다.

이를 위해 천공 장치(100)는 본체 하우징(110), 지지 유닛(130), 위치 조절 유닛(140), 가이드 유닛(150), 압축 분사 유닛(160), 흡입 유닛(170), 필터 유닛(180) 및 제어 유닛(190)을 포함할 수 있다.

본체 하우징(110)의 천공 장치(100)의 본체를 구성하기 위한 수단이다. 이러한 본체 하우징(110)은 연결 하우징(111), 하부 하우징(113) 및 상부 하우징(115)을 포함할 수 있다.

연결 하우징(111)은, 높이 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.

하부 하우징(113)은, 바닥면에 위치하는 연결 하우징(111)의 일단에서 너비 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.

상부 하우징(115)은, 연결 하우징(111)의 타단에서 하부 하우징(113)과 대면하도록 연장 형성될 수 있다.

따라서, 도 1에서와 같이 본체 하우징(110)은 하부 하우징(113) 및 상부 하우징(115)이 소정 간격 이격된 상태에서 연결 하우징(111)에 의해 연결되는 'ㄷ' 형상의 구조를 가질 수 있다.

지지 유닛(130)은, 후술하는 가이드 유닛(150)을 하부에서 지지하기 위한 수단으로 하부 하우징(113) 상에 설치되면 내부 공간이 제1 흡입 공간(A1)을 형성할 수 있다.

제1 흡입 공간(A1)은 후술하는 흡입 유닛(170)과 연통되어 상부에서 낙하되는 세라믹 기판(C)을 이동시키는 1차적인 통로 기능을 수행할 수 있다.

위치 조절 유닛(140)은, 지지 유닛(130)의 위치를 변경시키기 위한 수단으로 하부 하우징(113)과 지지 유닛(130) 사이에 배치될 수 있다.

이러한 위치 조절 유닛(140)은 도 1에서 처럼 X-Y축 방향으로 지지 유닛(130)을 이동시키기 위해 제1 조절 유닛(141) 및 제2 조절 유닛(143)을 포함할 수 있다.

제1 조절 유닛(141)은, 지지 유닛(130) 하부에 결합되어 지지 유닛(130)을 제1 방향으로 이동시키도록 형성될 수 있다.

제2 조절 유닛(143)은, 제1 조절 유닛(141) 하부에 설치되어 제1 조절 유닛(141)을 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동시키도록 형성될 수 있다.

따라서, 제1 조절 유닛(141)은 X축 방향으로, 제2 조절 유닛(143)은 Y축 방향으로 이동함에 따라 지지 유닛(130) 상에 배치되는 세라믹 기판(C)의 경우, X축 및 Y축 방향으로 위치 조절이 가능하게 된다.

이러한 위치 조절 유닛(140)은, 레일/롤러 구조를 통해 각각 직선 이동이 이루어질 수 있으며, 다른 직선 이동을 위한 부재가 적용될 수 도 있다.

또한, 본 실시예에서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 지지 유닛(130)을 회전시키기 위한 제3 조절 유닛이 더 구비될 수 있다.

제3 조절 유닛은, 하부 하우징(113)과 제2 조절 유닛(143) 사이에 설치되어 제2 조절 유닛(143)을 회전시키도록 형성될 수 있다. 제3 조절 유닛의 회전 구동 시, 이와 결합된 제2 조절 유닛(143), 제1 조절 유닛(141)도 모두 회전됨에 따라 결과적으로 지지 유닛(130) 상에 배치되는 세라믹 기판(C)의 회전이 가능하게 된다.

따라서, 제1,2,3 조절 유닛을 구비하는 경우, X축, Y축 이동 및 회전 구동이 가능하게 되어 세라믹 기판(C)에 대한 위치 변경 자유도가 보다 향상될 수 있다.

가이드 유닛(150)은, 천공 대상체인 세라믹 기판(C)을 고정하고, 압축 기체(G)의 분사 영역을 결정하기 위한 수단이다. 따라서, 가이드 유닛(150)은 지지 유닛(130) 상에 배치되어 세라믹 기판(C)을 고정하도록 형성되고, 일면 및 타면을 관통하는 복수의 천공홀(155)을 구비할 수 있다.

구체적으로 가이드 유닛(150)은, 지지 유닛(130) 상에 배치되는 제1 플레이트(151) 및 제1 플레이트(151) 상에 탈착 가능하게 형성되는 제2 플레이트(153)를 포함할 수 있다. 이때, 각각의 플레이트(151, 153)는 서로 대응되는 복수의 천공홀(155)을 구비할 수 있다.

이때, 천공홀(155)은 도 4에서와 같이 제1,2 플레이트(151, 153)에 서로 대응되도록 형성되며, 도 4 (a)와 같이 단일한 형상의 천공홀(155)로 구성되거나 도 4 (b)와 같이 서로 다른 형상의 제1 천공홀(155a) 및 제2 천공홀(155b)이 반복되는 패턴으로 형성될 수도 있다.

먼저, 도 2 (a)에서처럼, 제1 플레이트(151)는 상부면에 세라믹 기판(C)이 안착될 수 있는 가이드홈(156)이 구비될 수 있으며, 상부면의 양측에는 높이 방향으로 돌출되는 한 쌍의 체결구(157)가 형성될 수있다. 이때, 가이드홈(156)의 높이는 플레이트의 두께와 같거나 더 높게 형성될 수 있다.

반면, 제2 플레이트(153)는 제1 플레이트(151)와 대면하는 일면에서 체결구(157)에 대응되는 한 쌍의 체결홈(158)을 구비할 수 있다.

따라서, 도 2 (b)에서처럼 세라믹 기판(C)은 제1 플레이트(151)의 가이드홈(156)에 수용되어 고정되며, 개방된 상부는 제2 플레이트(153)와의 결합에 의해 폐쇄될 수 있다. 이때, 제1,2 플레이트(151, 153)는 체결구(157)와 체결홈(158)에 의해 결합됨으로써 세라믹 기판(C)은, 1차적으로 가이드홈(156)에 의해 고정되고, 2차적으로 각 플레이(151, 153)트의 결합에 의해 고정될 수 있다.

반면, 가이드 유닛(150)은 도 2와 다른 도 3과 같은 구조를 가질 수도 있다.

도 3의 가이드 유닛(150)은 제1 플레이트(151)에 제1 높이(h1)를 갖는 제1 가이드홈(156)이 구비되고, 제2 플레이트(153) 역시 제1 높이(h1)를 갖는 제2 가이드홈(156)이 구비될 수 있다.

도 2에는 제1 플레이트(151)에만 가이드홈(156)이 구비된 반면 도 3에서는 양측 플레이트(151, 153)의 서로 대면하는 면에 각각의 가이드홈(156)이 형성되는 것이다.

이러한 경우, 제1 가이드홈(156) 및 제2 가이드홈(156)의 높이는 모두 제1 높이(h1)로 동일하다. 해당 제1 높이(h1)는 세라믹 기판(C)의 두께인 제2 높이(h2)의 절반으로 형성될 수 있으며, 이러한 경우 세라믹 기판(C)은 제1,2 가이드홈(156)에 의해 형성되는 수용 공간에 맞춤 안착될 수 있다. 즉, 제1,2 플레이트(151, 153) 결합 시 세라믹 기판(C) 전체 중 하부 절반은 제1 플레이트(151)의 제1 가이드홈(156)에 수용되고, 상부 절반은 제2 플레이트(153)의 제2 가이드홈(156)에 각각 수용되는 배치 구조를 가질 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 가이드 유닛(150)은 가이드홈(156)의 너비를 조절하기 위해 가이드홈(156)에 탈착 가능한 너비 조절바를 더 포함할 수 있다.

너비 조절바는, 가이드홈(156)과 동일한 높이를 갖고 소정 너비를 갖는 바 구조로 형성될 수 있으며, 선택적으로 가이드홈(156)에 탈착 가능하게 구성될 수 있다.

이러한 너비 조절바를 구비하는 경우, 세라믹 기판(C)의 크기가 가이드홈(156)보다 더 작은 경우 가이드홈(156)에 발생되는 잉여 공간에 너비 조절바를 결합시킬 수 있다. 따라서, 단일 가이드 유닛(150)을 통해 해당 가이드 유닛(150)의 가이드홈(156)과 동일한 크기의 세라믹 기판(C)뿐 아니라 더 작은 크기의 세라믹 기판(C)이 수용되더라도 대응되는 너비 조절바를 선택적으로 배치하여 세라믹 기판(C)의 움직임을 고정시킬 수 있다.

특히, 제1 플레이트(151)는 본 실시예에서 지지 유닛(130)과 구분되는 구성으로 도시되었으나, 일체로 형성될 수도 있다.

압축 분사 유닛(160)은, 가이드 유닛(150)에 고정되는 세라믹 기판(C)을 천공하기 위한 수단으로 상부 하우징(115)에 설치되어 가이드 유닛(150)의 천공홀(155)을 향해 압축 기체(G)를 분사하도록 형성될 수 있다.

이를 위해 압축 분사 유닛(160)은, 압축 탱크(161), 압축 배관(163) 및 분사구(165)를 포함할 수 있다.

압축 탱크(161)는, 공기와 같은 기체를 압축하여 압축 기체(G)를 생성 위한 수단으로 에어 콤프레샤(Air Compressor)와 같은 구성이 적용될 수 있으며 상부 하우징(115)에 설치될 수 있다. 여기서, 기체는 공기뿐 아니라 다양한 종류의 기체가 적용될 수 있다. 이때, 압축 탱크(161)에서 배출되는 압축 기체(G)의 압력은 대체로 30~50bar를 가질 수 있다.

압축 배관(163)은, 일단이 압축 탱크(161)에 결합되고 타단은 분사구(165)에 연결되어 압축 탱크(161)에서 생성되는 압축 기체(G)를 분사구(165)로 제공할 수 있다.

분사구(165)는, 압축 배관(163)을 통해 제공되는 압축 기체(G)를 가이드 유닛(150)의 천공홀(155)을 향해 분사하기 위한 수단이다.

이를 위해 분사구(165)는 상부 하우징(115)에서 가이드 유닛(150)을 향하도록 설치될 수 있다.

분사구(165)는, 솔레노이드와 같은 밸브를 통해 선택적으로 개폐될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 도시하지 않았으나 분사구(165)는 압축 기체(G)의 배출 구멍의 크기를 선택적으로 조절하도록 형성될 수 있다. 예컨데, 분사구(165)는 제1 직경을 갖도록 형성된 상태에서 직경 조절 부재의 조작을 통해 제1 직경보다 좁은 제2 직경 또는 제1 직경보다 더 큰 제3 직경을 갖도록 형성될 수 있다.

뿐만 아니라, 분사구(165)는 각각 압축 탱크(161)와 개별적으로 연결되는 제1 분사구(165) 및 제2 분사구(165)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 분사구(165) 및 제2 분사구(165)는 서로 다른 압력을 갖도록 형성될 수 있다.

예컨데, 제1 분사구(165)는 제1 압력으로 압축 기체(G)를 분사하도록 형성되어, 해당 제1 압력을 통해 세라믹 기판(C)에 대한 천공 작업을 실시할 수 있다.

반면, 제2 분사구(165)는 제1 압력보다 더 낮은 압력인 제2 압력으로 압축 기체(G)를 분사하도록 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제2 분사구(165)는 세라믹 기판(C)에 대한 천공 작업을 실시하는 것이 아니라, 천공 작업 전후 약한 압력의 압축 기체(G)를 가이드 유닛(150) 또는 세라믹 기판(C)에 분사하도록 하여 장치 및 기판에 구비되는 이물질을 제거하는 등의 세정 용도로 활용할 수 있다.

흡입 유닛(170)은, 도 1에서처럼 압축 분사 유닛(160)에 의해 세라믹 기판(C)이 천공되는 경우 세라믹 기판(C)에서부터 분리되는 파티클(P)을 흡입하기 위한 수단이다. 구체적으로 흡입 유닛(170)은 지지 유닛(130)의 제1 흡입 공간(A1)과 연통되도록 하부 하우징(113)에 설치되어, 제1 흡입 공간(A1)으로부터 유입되는 세라믹 기판(C)의 파티클(P)을 흡입하도록 형성될 수 있다.

이를 위해, 흡입 유닛(170)은 흡입 펌프(171) 및 흡입 배관(173)을 포함할 수 있다.

흡입 펌프(171)는, 하부 하우징(113)의 내부 공간인 제2 흡입 공간(A2)에 설치될 수 있다. 흡입 펌프(171)는 진공 펌프와 같은 구성을 이루어질 수 있다.

흡입 배관(173)은, 제2 흡입 공간(A2)과 제1 흡입 공간(A1)은 연통시키도록 형성될 수 있다.

따라서, 흡입 펌프(171)가 구동되는 경우, 제2 흡입 공간(A2)뿐 아니라 흡입 배관(173)을 통해 제1 흡입 공간(A1)까지 흡입력이 제공되어, 천공홀(155)을 통해 낙하되는 파티클(P)이 흡입 배관(173)을 따라 흡입 펌프(171) 방향으로 이동될 수 있다.

필터 유닛(180)은, 흡입 펌프(171)로 이동되는 파티클(P)을 여과하기 위한 수단으로 제2 흡입 공간(A2)에 설치되어 제1 흡입 공간(A1)에서 유입되는 파티클(P)을 수집할 수 있다. 이를 위해 필터 유닛(180)은 기체 이동 가능한 망체나 플레이트 등의 구조로 제2 흡입 공간(A2)에 설치될 수 있다. 이렇게 필터 유닛(180)에서 의해 여과되는 파티클(P)은 하부 하우징(113)에 설치되는 파티클(P) 배출구(미도시) 등을 통해 외부로 배출될 수 있다.

제어 유닛(190)은, 상술한 구성들을 제어하기 위한 수단으로 대표적으로 천공 개시 정보가 입력되는 경우, 이에 따라 세라믹 기판(C)에 대한 천공을 실시하도록 압축 분사 유닛(160)의 압축 기체(G) 분사 및 흡입 유닛(170)의 파티클(P) 흡입 구동을 제어할 수 있다. 다시말해, 제어 유닛(190)은 스위치, 키패드 및 터치스크린 등으로 구성되는 입력 유닛이나 통신 유닛 등으로부터 천공 작업의 개시에 관한 천공 개시 정보가 입력되어 수신되면 이에 따라 천공 작업이 실시되도록 압축 분사 유닛(160) 및 흡입 유닛(170)의 구동을 제어할 수 있다.

뿐만아니라, 본 실시예에서는 도시하지 않았으나 천공 장치(100)는 전원 유닛, 센서 유닛 및 출력 유닛 등을 포함할 수 있으며, 제어 유닛(190)은 해당 전기적으로 구성되는 유닛들로부터 생성되는 다수의 정보들에 대한 제어도 실시할 수 있다.

이상은, 천공 장치의 구성에 대하여 설명하였다. 도 5에서는 상술한 천공 장치의 단계 별 동작 방법에 대하여 순차적으로 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1 내지 도 4의 천공 장치를 이용한 세라믹 기판 천공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도면 부호는 도 1 내지 도 4를 참고하며 본 실시예에서는 생략하도록 한다.

먼저, 천공 대상인 세라믹 기판이 가이드 유닛에 수용되어 고정될 수 있다. 이러한 세라믹 기판의 공급은 관리자에 의해 수동으로 이루어질 수 있으나, 도시하지 않은 기판 공급 유닛에 의해 자동으로 공급될 수도 있다.

예컨데, 기판 공급 유닛은 복수의 세라믹 기판이 수용된 기판 저장 유닛에서 가이드 유닛으로 세라믹 기판을 안내하도록 형성될 수 있다. 기판 공급 유닛은 레일과 같은 구조를 갖고 구동 유닛에 의해 구동되어 세라믹 기판을 자동을 가이드 유닛에 공급할 수 있다.

이렇게 세라믹 기판의 공급 시, 가이드 유닛은 도시하지 않은 승강 유닛에 의해 제2 플레이트가 승강되도록 형성될 수 있다. 따라서, 제2 플레이트가 승강되면 제1 플레이트의 가이드홈으로 세라믹 기판이 이동되고, 이 후 다시 제2 플레이트가 하강되어 세라믹 기판을 수용한체로 제1 플레이트와 결합될 수 있다.

이러한 사전 준비 작업이 완료되면 제어 유닛은 입력 유닛을 통한 천공 개시 정보가 입력되는지 여부를 판단할 수 있다(S11).

천공 개시 정보는, 천공 작업의 시작 및 작업 방식의 선택에 관한 정보로 본체 하우징에 설치되는 입력 유닛이나, 외부 단말기로부터 통신 유닛을 통해 수신될 수 있다.

제어 유닛은, 천공 개시 정보가 입력되면, 세라믹 기판의 위치 변경 요청정보가 입력되는지 여부를 판단할 수 있다(S13).

위치 변경 요청정보는, 세라믹 기판의 위치 변경에 관한 요청정보로 복수의 천공홀 중 천공 대상이되는 천공홀과 분사구를 매칭하기 위한 천공홀 좌표 정보 또는 작업 순서 정보를 포함할 수 있다.

제어 유닛은, 위치 변경 요청정보가 입력되면, 이에 대응되게 세라믹 기판이 위치되도록 위치 조절 유닛의 구동을 제어할 수 있다(S15)

위치 조절 유닛은, X축 및 Y축으로 각각 이동되는 제1 조절 유닛 및 제2 조절 유닛을 포함하고 있으므로 입력된 위치에 따라 각 축으로 이동될 수 있다.

세라믹 기판에 대한 위치 조절이 완료되면, 제어 유닛은 흡입 유닛의 구동을 제어할 수 있다(S17).

흡입 유닛은, 하부 하우징의 제2 흡입 공간에서 지지 유닛의 제1 흡입 공간과 연통되어 있어 천공 시작과 동시에 구동되도록 제어되거나, 천공 작업 시작 전부터 구동될 수 있다.

또한, 제어 유닛은 압축 분사 유닛이 세정 기능을 포함하는 경우, 천공 작업 이전에 지지 유닛, 세라믹 기판 및 가이드 유닛 중 적어도 어느 하나를 향해 세정 기능 가능한 압축 기체를 분사하도록 제어할 수도 있다.

이러한 준비 작업이 완료되고 흡입 유닛이 구동되는 경우, 제어 유닛은 압축 분사 유닛의 구동을 제어하여 천공 작업을 실시할 수 있다(S19).

압축 분사 유닛의 분사구는 가이드 유닛 상에서 천공홀을 향하도록 배치된 상태이나, 제어 유닛의 제어에 따라 압축 탱크에서 생성된 압축 기체가 분사구를 향해 천공홀로 분사될 수 있다.

압축 기체의 고압의 기체로 밸브 개방에 의해 분사될 수 있으며, 최초 제2 플레이트에 분사되는 경우, 관통 형성된 천공홀에 대하여 충격을 실시할 수 있다.

천공홀은 제1,2 플레이트가 서로 대응되도록 형성되어 있고, 이들 플레이트 사이에 세라믹 기판이 배치된 상태이므로, 분사되는 압축 기체는 천공홀에 대응되도록 세라믹 기판을 충격할 수 있다. 천공홀을 제외한 제2 플레이트에 분사되는 압축 기체는 제2 플레이트에 충격되어 세라믹 기판으로 전달될 수 없다.

이를 위해 제1,2 플레이트는 내구성이 강한 금속과 같은 재질이 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 분사구는 본 실시예에서 끝단이 좁게 형성되어 한번에 하나의 천공홀을 향해 분사되는 것처럼 도시되었으나, 이에 한정된 것은 아니며 한번에 다수의 천공홀을 향해 압축 기체를 분사할 수 있는 직경이나 형상을 가질 수도 있다. 예컨데, 분사구는 복수의 천공홀에 대응되는 사각형 또는 원형으로 형성될 수도 있다.

이렇게 압축 기체에 충격되는 세라믹 기판의 일영역은 천공홀 형성에 대응되는 파티클이 분리되어 제1 흡입 공간으로 낙하된다.

제1 흡입 공간은, 흡입 유닛과 연통된 상태이므로 발생되는 파티클은 제1 흡입 공간 - 흡입 배관 - 제2 흡입 공간 순서로 이동될 수 있다.

이때, 제2 흡입 공간에는 필터 유닛이 설치되어 있으므로, 제2 흡입 공간으로 이동되는 파티클은 필터 유닛에 의해 여과되어 흡입 펌프로까지의 이동은 제한될 수 있다.

또한, 필터 유닛이 도시하지 않은 구동 유닛을 구비하여 이를 통해 필터 동작의 작동 및 중단이 가능하도록 형성되는 경우, 제어 유닛은 압축 분사 유닛의 구동 시, 필터 유닛이 여과 동작을 실시하도록 제어할 수도 있다.

이와 같은 천공 작업이 실시되는 중 세라믹 기판의 추가적인 이동이 요구될 수 있다. 이는 복수의 천공홀을 생성하기 위해 필요한 동작으로, 상술한 입력 유닛의 입력에 따라 위치 조절 유닛을 제어하거나, 도시하지 않은 센서 유닛의 센싱 정보에 따라 자동으로 위치가 조절될 수도 있다.

예컨데, 상부 하우징이나 분사구 측에는 천공홀, 가이드 유닛 및 세라믹 기판의 위치를 감지하기 위한 센서 유닛이 설치될 수 있다. 센서 유닛은 카메라 또는 근거리 센서(RFID, 블루투스 등)이 적용될 수 있다.

이러한 센서 유닛은, 현재 작업 중인 천공홀의 위치 및 천공 여부를 감지하여 이에 대한 센싱 정보를 생성할 수 있다.

제어 유닛은, 해당 센싱 정보를 통해 세라믹 기판의 각 부위에 대한 천공 여부를 판단하고, 다른 천공홀에 대한 작업을 실시하도록 위치 조절 유닛 및 압축 분사 유닛을 제어할 수 있다.

다시말해, 제어 유닛은 추가적인 입력 정보가 없는 경우에도 센싱 정보만을 통해 세라믹 기판 전체에 대한 천공 작업을 실시할 수 있다.

이러한 천공 작업 중 제어 유닛은 천공 종료 정보가 입력되는지 여부를 판단할 수 있다(S21).

천공 완료 정보는, 해당 세라믹 기판에 대한 천공이 모두 완료되었음에 관한 정보로 상술한 입력 유닛, 통신 유닛 및 센싱 유닛 등을 통해 입력될 수 있다.

제어 유닛은, 천공 완료 정보가 입력되면 압축 분사 유닛 및 흡입 유닛의 구동을 중지하도록 제어하여 천공이 완료된 세라믹 기판이 가이드 유닛에서 배출될 수 있도록 할 수 있다.

천공된 세라믹 기판은 관리자에 의해 수동으로 배출될 수도 있으나, 상술한 바와 같이 가이드 유닛이 승강 유닛에 의해 제2 플레이트가 승강되고, 기판 공급 유닛에 의해 자동으로 배출되는 구성도 가질 수 있다.

이와 같은 반도체용 세라믹 기판 천공 장치를 이용한 천공 방법에 따르면 압축 기체 분사 방식으로 보다 빠르게 천공 작업을 실시할 수 있다. 또한, 가이드 유닛을 통해 세라믹 기판을 고정하고 천공홀 이외의 영역을 보호함으로써 기판 손상을 방지할 수 있다. 뿐만아니라, 흡입 유닛의 구동을 통해 작업 간 발생되는 파티클을 실시간으로 제거하여 제품 오염을 방지할 수 있다. 따라서, 해당 방법을 통해 다수의 효과를 가짐에 따라 전체 공정 효율 및 제품 수율을 보다 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 반도체용 세라믹 기판 천공 장치는, 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.

100: 천공 장치 C: 세라믹 기판
110: 본체 하우징 A1: 제1 흡입 공간
130: 지지 유닛 A2: 제2 흡입 공간
140: 위치 조절 유닛 P: 파티클
150: 가이드 유닛
160: 압축 분사 유닛
170: 흡입 유닛
180: 필터 유닛
190: 제어 유닛

Claims (7)

1. 높이 방향으로 연장되는 연결 하우징과, 바닥면에 위치하는 상기 연결 하우징의 일단에서 너비 방향으로 연장되는 하부 하우징과, 상기 연결 하우징의 타단에서 상기 하부 하우징과 대면하도록 연장되는 상부 하우징을 구비하는 본체 하우징;
   상기 하부 하우징 상에 설치되며 내부 공간인 제1 흡입 공간을 형성하는 지지 유닛;
   상기 지지 유닛 상에 배치되어 세라믹 기판을 고정하도록 형성되고, 일면 및 타면을 관통하는 복수의 천공홀을 구비하는 가이드 유닛;
   상기 상부 하우징에 설치되어 상기 천공홀을 향해 압축 기체를 분사하도록 형성되는 압축 분사 유닛;
   상기 제1 흡입 공간과 연통되도록 상기 하부 하우징에 설치되어, 상기 제1 흡입 공간으로 유입되는 상기 세라믹 기판의 파티클을 흡입하도록 형성되는 흡입 유닛; 및
   천공 개시 정보가 입력되는 경우, 이에 따라 상기 세라믹 기판에 대한 천공을 실시하도록 상기 압축 분사 유닛의 상기 압축 기체 분사 및 상기 흡입 유닛의 상기 파티클 흡입 구동을 제어하도록 형성되는 제어 유닛;을 포함하는, 반도체용 세라믹 기판 천공 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 유닛은,
   상기 지지 유닛 상에 배치되는 제1 플레이트; 및
   상기 제1 플레이트 상에 탈착 가능하게 형성되는 제2 플레이트;를 포함하는, 반도체용 세라믹 기판 천공 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 압축 분사 유닛은,
   상기 상부 하우징의 내부 공간에 설치되어 상기 압축 기체를 생성하는 압축 탱크;
   상기 압축 탱크에서 연장되도록 형성되는 압축 배관; 및
   상기 상부 하우징에서 상기 가이드 유닛을 향하도록 설치되어 상기 압축 배관을 통해 전달되는 상기 압축 기체를 분사하도록 형성되는 분사구;를 포함하는, 반도체용 세라믹 기판 천공 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 하부 하우징 상에서 상기 지지 유닛의 위치를 변경하도록 형성되는 위치 조절 유닛을 더 포함하는, 반도체용 세라믹 기판 천공 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 위치 조절 유닛은,
   상기 지지 유닛 하부에 결합되어 상기 지지 유닛을 제1 방향으로 이동시키도록 형성되는 제1 조절 유닛; 및
   상기 제1 조절 유닛 하부에 설치되어 상기 제1 조절 유닛을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동시키도록 형성되는 제2 조절 유닛;을 포함하는, 반도체용 세라믹 기판 천공 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 흡입 유닛은,
   상기 하부 하우징의 내부 공간인 제2 흡입 공간에 설치되는 흡입 펌프; 및
   상기 제2 흡입 공간과 상기 제1 흡입 공간을 연통시키도록 형성되는 흡입 배관;을 포함하는, 반도체용 세라믹 기판 천공 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 흡입 공간에 설치되어 상기 제1 흡입 공간에서 유입되는 상기 파티클을 여과시키도록 형성되는 필터 유닛을 더 포함하는, 반도체용 세라믹 기판 천공 장치.

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