KR102505372B1 - 관통형 노 및 관통형 노가 구비된 다이 본더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판이 통과하여 이송될 수 있고 작업 가스가 공급될 수 있는 채널을 둘러싸는 노 본체(2)와 커버(6)를 포함하는 관통형 노에 관한 것이다. 커버(6)는 적어도 하나의 공정 개구부를 포함한다. 서로 탈착식으로 연결되는 상기 관통형 노의 개별 부품 간 경계면에는 대향 결합면(11, 12)이 형성되어 있다. 상기 경계면 중 적어도 일부는 작동시 진공이 공급될 수 있는 홈(15)을 포함한다. 결합면(11, 12) 사이의 불가피한 갭으로 유입되는 공기는 흡입에 의해 홈(15)을 통해 취출되고 노의 내부 공간에는 도달하지 않는다. 본 발명은 또한 이러한 관통형 노가 구비된 다이 본더에 관한 것이다.

Description

관통형 노 및 관통형 노가 구비된 다이 본더{THROUGH-TYPE FURNACE AND A DIE BONDER WITH A THROUGH-TYPE FURNACE}

본 발명은 분리 가능한 커버가 구비되어 보수 작업을 위해 노의 내부에 접근할 수 있는 관통형 노에 관한 것이다. 상기 노의 내부에는 작업 가스(working gas)가 공급된다. 본 발명은 또한 이러한 관통형 노가 구비된 다이 본더로서 알려져 있고 작업 가스가 보호 가스인 실장 장치에 관한 것이다. "다이"에 대한 예로는 특히 반도체칩이 있지만 커패시터, 금속 플레이틀렛 등도 있다.

반도체칩 실장에 있어서 반도체칩, 주로 전력 반도체를 납땜에 의해 기판에 연결하여 작동 중에 발생하는 반도체칩으로부터의 열 손실을 납땜 연결을 통해 효과적으로 방열시키는 것이 통상적이다. 그러나 기판에는 다른 "다이"들도 납땜되어 있다. 금속 기판, 소위 리드 프레임이 주로 기판으로 사용되고 있다.

이 공정을 위해 적합한 다이 본더는 본 출원인에 의해 DB2009 SSI라는 이름으로 판매되고 있다. 이 다이 본더는 기판을 납땜이 적용되어 용융되는 납땜 스테이션, 상기 납땜이 기판 위치에 분배되는 분배 스테이션과 이후 픽-앤드-플레이스(pick-and-place) 시스템에 의해 반도체칩이 액체 납땜 위에 위치되는 본딩 스테이션으로 순차적으로 통과시켜 이송하는 관통형 노를 포함하고 있다. 상기 납땜은 각각의 기판 위치에 적용되어 단일 공정 스테이션에서 기판 위치에 분배될 수도 있다. 상기 관통형 노는 필요한 공정 개구부(process opening)를 가진 채널 또는 터널로서 형성되어 있다. 상기 채널 안에는 바람직하지 않은 기판의 산화를 방지하기 위해서 보호 가스 분위기가 조성되어 있다. 이미 존재하고 있는 산화물의 환원이 이루어지도록 하기 위해서 보호 가스에는 통상적으로 수소가 첨가된다. 상기 노의 내부 공간 내 산소 농도가 낮을수록 기판은 산화로부터 더욱 효과적으로 보호된다.

상기 관통형 노는 채널의 범위를 한정하는 노 본체와 커버에 의해 형성된다. 상기 노는 보수 작업을 위해 개방할 필요가 있기 때문에 커버를 노 본체에 탈착식으로 연결하고 있다. 상기 커버는 상대적으로 무거워서 대개 노 본체 위에 단지 위치시킬 뿐 자체 중량에 의해 노 본체를 압착하게 된다. 상기 커버는 노 본체와 나사 결합될 수도 있다. 상기 커버의 개별 부품 간 경계면과 상기 커버와 노 본체 간 경계면은 대향면으로서 형성되고, 이들은 본 개시내용의 범위 내에서 결합면(mating surface)이라고 표시한다. 상기 결합면은 이상적으로는 큰 표면 영역에 걸쳐 서로 접촉하여 모든 경계면에서 노의 내부 공간을 주변 환경으로부터 밀봉되도록 한다. 가장 공들여 제조하는 경우에도 상기 결합면 사이에는 주위의 공기가 노의 내부 공간 안으로 통과하여 들어올 수 있는 불가피한 갭이 남아 있기 때문에 주로 결합면을 가능한 한 최대로 방지하고 보호 가스가 가득 채워져 있는 채널 안으로 주위의 공기가 들어오지 못하도록 하기 위해 많은 다른 조치들이 취해지고 있다.

스위스 특허출원 CH 708881 A1의 우선권을 주장하는 한국 특허 출원(공개특허공보) KR 10-2015-0057981 A에는 길게 연장된 슬롯이 채널의 전방 측벽에 형성되어 클램프를 사용하여 기판을 운반할 수 있는 관통형 노가 기재되어 있다. 이러한 관통형 노는 반개식(semi-open) 관통형 노의 유형에 속하기 때문에 보호 가스의 공급에도 불구하고 내부 공간은 상당한 과압 상태에 거의 있지 않게 된다.

또한 보호 가스 대신에 다른 작업 가스를 사용하는 관통형 노가 있다.

본 발명은 위에서 언급한 관통형 노 및 이러한 관통형 노가 구비되어 있는 다이 본더에 관한 것이다. 다이 본더에서 관통형 노의 커버는 예를 들면 노를 통해 운반되는 기판에 납땜을 적용하기 위한 공정 개구부, 상기 납땜을 기판 위치에 분배하기 위한 공정 개구부와 상기 기판에 반도체칩을 적용하기 위한 적어도 하나의 공정 개구부를 포함하고 있다. 상기 커버는 적어도 하나의 뚜껑과 경우에 따라 추가로 상기 공정 개구부들 중 하나를 덮는 적어도 하나의 플레이트와 경우에 따라서는 추가 부재를 포함한다. 상기 납땜을 적용 및 분배하기 위한 공정 개구부는 여러 이유로 예를 들면 작동시 앞뒤로 이동하는 플레이트에 의해 덮여지는데, 그 이유를 여기에서는 더 이상 상세하게 설명하지 않는다. 상기 플레이트는 가능한 한 최대로 산소의 침입을 방지하기 위해서 각각의 공정 개구부를 밀봉하기 위해 사용된다. 상기 커버의 개별 부재와 노 본체 사이에 존재하는 갭을 통해 주위의 공기가 채널 안으로 침입하지 못하도록 하기 위해서 커버의 개별 부품 간 경계면 및 커버의 부품과 노 본체 간 경계면은 주로 대향 결합면으로서 형성된다. 상기 결합면은 평면일 수 있지만 그럴 필요는 없다.

본 발명자들의 연구를 통해 입구, 출구와 공정 개구부에서 그리고 경우에 따라 전방 측벽에 있는 종방향 슬릿을 통해서 뿐만 아니라 결합면 사이에 매우 얇지만 불가피한 갭을 통해서도 산소가 채널에 도달한다는 것이 밝혀졌다. 이를 방지하기 위해서 본 발명은 모든 경계면들에 홈을 제공하여, 즉 대향 결합면 중 적어도 하나에 홈을 형성하고 하나 또는 여러 개의 밀폐 채널 및/또는 도관을 통해 상기 홈을 진공원과 연결하여 작동시 상기 홈에 음압을 공급할 수 있는 것을 제안한다. 상기 홈은 원칙적으로 진공 챔버와 같은 역할을 하고 각각의 경계면에서 압력과 관련하여 주변 환경으로부터 노의 내부 공간을 분리한다. 상기 홈 안에 조성되어 있는 음압은 한편으로 확산을 통해 및/또는 압력차로 인해서만 주변 환경으로부터 결합면 사이의 갭에 도달하는 산소와 같은 가스가 홈에 도달하게 하고 상기 홈 안에 조성되어 있는 음압의 결과로서 흡입에 의해 홈에서 취출되고 주변 환경으로 다시 배출되도록 한다. 또한 상기 홈 안에 조성되어 있는 음압은 다른 한편으로 노의 내부 공간과 홈 사이에 압력 구배가 있는 경우에 작업 가스가 노의 내부 공간으로부터 홈으로 흐르게 하고 또한 흡입에 의해 홈에서 취출되고 주변 환경으로 배출되도록 한다. 이러한 작업 가스의 손실은 낮고 용인할 수 있다.

본 발명에 따른 관통형 노에서, 서로 탈착식으로 연결되어 있는 관통형 노의 개별 부품 간 경계면에는 대향 결합면이 형성되어 있다. 상기 경계면 중 적어도 일부, 바람직하게는 모든 경계면은 작동시 진공이 가해질 수 있는 홈을 포함한다. 상기 결합면 사이의 갭을 통해 불가피하게 유입되는 공기는 흡입에 의해 홈을 통해 취출되고 노의 내부 공간에는 도달하지 못한다.

본 발명은 상기 해결하고자 하는 과제에서 언급된 목적이 달성되는 효과가 있다.

이하, 구현예와 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 도면은 개략적인 것으로 설명의 명확성을 이유로 실제 크기와는 다르게 도시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 관통형 노의 부품들의 상면도를 도시하고 있고;
도 2는 관통형 노의 서로 인접해 있는 2개의 뚜껑의 단면도를 도시하고 있고;
도 3은 관통형 노의 경계면을 도시하고 있고;
도 4는 플레이트에 의해 덮여 있는 관통형 노의 공정 개구부를 도시하고 있고;
도 5는 압력선도를 도시하고 있다.

도 1은 다이 본더에서 사용하기 위해 특수 고안된 본 발명에 따른 관통형 노(1)의 부품의 상면도를 개략적으로 도시하고 있다. 관통형 노(1)는 일체로 또는 서로 기밀 방식으로 연결되어 있는 바닥(3)과 2개의 측벽(4, 5)을 가진 노 본체(2) 및 커버(6)를 포함하고 있다. 노 본체(2)와 커버(6)는 화살표(7)로 표시된 방향으로 기판이 통과하여 이송될 수 있는 채널을 형성한다. 이 채널은 노의 내부 공간을 형성한다. 전방의 측벽(5)은 종방향 슬롯을 포함하여 기판은 클램핑 시스템에 의해 채널을 통해 이송될 수 있다.

커버(6)는 적어도 하나의 뚜껑을 포함하지만 본 구현예에서는 여러 개의 뚜껑(8, 9)을 포함하고 있다. 뚜껑(8, 9) 각각은 하나 또는 여러 개의 공정 개구부(10)를 포함할 수 있다. 제1 뚜껑(8)은 다소 드물게, 즉 특히 보수 작업을 위해서만 제거되도록 구성되어 있다. 제2 뚜껑(9)은 신속하게 교환이 가능한 부품으로서 형성되어 짧은 기간에 다양한 공정, 예를 들면 공정 개구부에 맞게 조정할 수 있다. 바닥(3) 및/또는 뚜껑(8, 9) 중 하나 또는 여러 개는 보호 가스 공급원에 연결되어 작동 중에 보호 가스를 노의 내부 공간에 공급할 수 있는 복수 개의 홀(미도시)을 포함하고 있다.

제1 뚜껑(8)과 제2 뚜껑(9)은 분리 가능하게 노 본체(2)에 연결되어 있다. 제1 구현예에 있어서, 제1 뚜껑(8)은 자체 중량으로 노 본체(2) 위에 단지 안착되어 있을 뿐 보수 작업을 위해 손으로 제거된다. 제2 구현예에 있어서, 제1 뚜껑(8) 또한 자체 중량으로 노 본체(2)에 안착되어 있지만 추가로 공압 또는 유압 방식으로 노 본체(2)를 압착할 수 있고 예를 들면 보수 작업을 위해 공압 또는 유압으로 노 본체(2)로부터 들어올릴 수도 있다. 제1 뚜껑(8)과 제2 뚜껑(9) 모두 노 본체(2)와 나사 결합될 수 있다. 뚜껑(8, 9)은 서로 안착 및/또는 서로 중첩되어 있다.

채널을 통해 이송되는 기판 위에 반도체칩을 위치시킬 목적으로 제공되는 공정 개구부(10)는 통상적으로 상시 개방된다. 다른 공정 개구부들(10), 예를 들면 납땜 와이어가 외부로부터 통과하여 채널 안으로 삽입됨으로써 기판 위에 납땜이 용융될 수 있게 하는 공정 개구부는 고정형 플레이트 또는 작동시 이동 가능한 플레이트에 의해 덮일 수 있다.

뚜껑(8, 9)과 노 본체(2) 사이의 경계면뿐 아니라 인접 뚜껑 사이의 경계면 및 플레이트와 해당 뚜껑 사이의 경계면은 대향 결합면으로서 형성된다.

결과적으로 상기 관통형 노에는 산소가 통과하여 노의 내부 공간에 도달할 수 있는 불가피한 갭이 있는 다음과 같은 경계면들이 있다:

- 제1 뚜껑(8)과 노 본체(2) 사이 결합면;

- 제2 뚜껑(9)과 노 본체(2) 사이 결합면;

- 인접 뚜껑(8, 9) 사이 결합면, 및

- 공정 개구부를 가진 뚜껑과 상기 공정 개구부를 덮고 있는 플레이트 사이 결합면.

상기 갭을 통해 주위의 공기가 침입하지 못하게 하거나 적어도 상기 침입을 줄이기 위해서 이들 경계면 모두에, 그렇지 않으면 적어도 이들 중 가장 적당한 경계면에는 홈이 제공되고 상기 홈은 각각의 채널 및/또는 가스관을 통해 진공원과 연결되어 관통형 노의 정상 작동시 홈 안에 진공이 조성되도록 한다. 상기 홈은 각각 경계면 각각의 대향 결합면 중 하나에 배치된다. 이러한 홈은 결합면 사이의 불가피한 갭을 통해 한편으로는 주변 환경과 다른 한편으로는 노의 내부 공간에 가스가 연통되도록 연결되는 진공 챔버를 형성한다.

이하, 본 발명의 몇몇 요지를 더욱 상세하게 설명한다.

2개의 측벽(4, 5) 사이 경계면을 진공에 의해 밀봉하기 위해서 측벽(4, 5)의 대면하는 단부 상에 형성되어 있는 노 본체(2)의 결합면(12) 각각에는 홈(13)이 제공되어 있다. 홈(13)의 단부는 채널의 입구 또는 출구를 통해 들어오는 주위의 공기가 홈(13) 안으로 직접 취입되는 것을 방지하기 위해서 채널의 입구와 출구로부터 소정 거리 떨어져 있는 것이 유리하다. 홈(13)은 분리벽(14)에 의해 개별 영역들로 세분화될 수 있다. 이 경우, 상기 개별 영역들은 진공원에 연결된다. 결합면(11, 12)은 서로 상하 위치하기 때문에 홈(13)은 노 본체(2)의 결합면(12) 대신에 뚜껑의 결합면(11)에 교차하여 배치될 수 있다.

서로 인접해 있는 뚜껑(8, 9) 사이 경계면을 진공에 의해 밀봉하기 위해서 2개의 뚜껑(8, 9)의 대향 결합면 중 하나에는 홈(15)이 적용된다. 제1 구현예에 있어서, 서로 인접해 있는 2개의 뚜껑(8, 9)의 측면은 가급적 정확하게 상하 위치하고 홈(15)은 제1 뚜껑(8) 또는 제2 뚜껑(9)의 서로 인접해 있는 측면 중 하나에 형성된다. 제2 구현예에 있어서, 제1 뚜껑(8)에는 제2 뚜껑(9)과 겹치는 돌출부(18)(도 2)가 형성된다.

홈(15)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 홈(13)에 통해 있거나 이와 달리 별도의 가스관을 통해 진공원에 연결된다.

도 2는 제2 구현예에 따라 서로 인접해 있고 서로 경계를 이루는 제1 뚜껑(8)과 제2 뚜껑(9)의 단면도를 도시하고 있다. 설명의 명확성을 이유로 제1 뚜껑(8)은 왼쪽으로 치우치게 상향 경사선으로 도시되어 있어 한쪽으로는 외부 공기가 다른 한쪽으로는 보호 가스가 홈(15)에 도달하는 갭을 명확하게 볼 수 있다. 돌출부(18)는 제2 뚜껑(9) 위에 가급적 평평하게 놓여 있다. 홈(15)은 인접 뚜껑(8, 9)의 서로 인접해 있는 측면 중 하나(도시된 바와 같이) 또는 제2 뚜껑(9)에 대향하는 제1 뚜껑(8)의 돌출부(18)의 바닥측에 형성된다. 화살표(16)는 돌출부(18)와 제2 뚜껑(9) 사이의 갭으로 외부 공기의 유입을 표시하고; 화살표(17)는 보호 가스가 노의 내부 공간으로부터 2개의 뚜껑(8, 9)의 2개의 인접 측벽 사이에 존재하는 갭으로 유입되는 것을 표시한다.

도 3은 홈을 통한 흡입에 의해 2개의 결합면(11, 12) 사이의 갭으로 유입되는 공기의 추가 취출 가능성을 보여주는 단면도이다. 이는 상기 갭 위에서 관통형 노의 외측면에 부착되어 갭을 덮고 진공원에 연결되어 있는 갭에 대면하는 측면에 홈(20)을 포함하는 부재(19)에 의해 가능해진다.

도 4는 플레이트(21)에 의해 덮여 있는 공정 개구부(10)를 가진 뚜껑(9)의 상면도를 도시하고 있다. 플레이트(21)는 고정식으로 장착되거나 기록 헤드(writing head, 미도시)에 의해 동반될 수 있다. 상기 기록 헤드는 예를 들면 기판상에 납땜 트랙을 기록하거나 기판상에서 침착된 납땜을 초음파 구동 핀에 의해 분배시키기 위해서 기판 위에서 임의의 방향으로 납땜 와이어를 안내하기 위해 사용하는 것이다. 플레이트(21)는 항상 뚜껑(9) 위에 놓이고 앞뒤로 미끄럼 이동한다. 플레이트(21)의 바닥측과 뚜껑(9)의 상부면은 결합면으로서 형성된다. 홈(22)은 공정 개구부(10)를 완전히 둘러싸고 채널(23)을 통해 진공원에 연결되어 있다. 채널(23)은 예를 들어 뚜껑(9)의 바닥측에서 홈(22)에 통하도록 형성되어 있다.

따라서 커버(6)는 뚜껑(8, 9) 이외에도 하나 또는 여러 개의 부재(19)와 하나 또는 여러 개의 플레이트(21)를 포함할 수 있다.

상기 노의 내부 공간에는 관통형 노의 작동시 보호 가스가 연속하여 공급되기 때문에 노의 내부 공간 내 압력은 대기압과 동일 또는 대기압보다 더 높은 반면에 홈(13, 15, 20, 22) 안에 조성되는 진공은 대기압보다 더 낮다. 각각의 홈(13, 15, 20, 22) 내 진공 수준은 노의 내부 공간으로부터 홈(13, 15, 20, 22)으로 약간의 가스 흐름이 있도록 선택된다. 원하는 진공을 달성 및 설정하기 위해서 진공원(24)과 공동 또는 별도의 조정 가능한 압력 제어 밸브(25)를 사용하여 이들과 홈(13, 15, 20, 22)을 가스관(들)(26)을 통해 연결한다. 도 5는 홈(13, 15)을 포함하는 관통형 노에 대한 압력선도를 도시하고 있다.

본 발명의 구현예와 응용례를 도시 및 기재하였지만 본 개시내용의 이점을 갖고 있는 당업자에게 본 발명의 개념으로부터 벗어나는 것 없이 위에 언급한 것보다 더 많은 다수의 변형들이 가능하다는 것은 명백할 것이다.

Claims (2)

1. 기판이 통과하여 이송될 수 있고 작업 가스가 공급될 수 있는 입구와 출구를 갖는 채널을 둘러싸는 노 본체(2)와 커버(6)를 가진 관통형 노로서,
   커버(6)가 적어도 하나의 공정 개구부(10)를 포함하고,
   노 본체(2)와 커버(6)가 서로 탈착식으로 연결되는 하나 이상의 개별 부품을 포함하며,
   상기 개별 부품 사이의 경계면이 서로 접촉하는 대향 결합면(11, 12)을 가진 평면의 연결부로서 형성되고,
   상기 경계면 중 적어도 일부가 작동시 진공이 공급될 수 있는 홈(13, 15, 20, 22)을 포함하는 관통형 노.
2. 제1항에 따른 관통형 노가 구비된 다이 본더.

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