KR102507065B1 - 반도체칩 본딩장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 개의 반도체칩으로 구성된 웨이퍼 상하 방향과 상관없이 반도체칩 본딩작업의 수행이 가능하고, 본딩헤드의 한 싸이클당 본딩되는 반도체칩을 복수 개로 구성하며, 웨이퍼로부터 분리된 반도체칩을 별도의 대기위치에 거치시킨 후 본딩헤드로 픽업하여 본딩작업을 수행하여 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하는 작업과 분리된 반도체칩을 본딩헤드로 본딩하는 작업 사이에 발생될 수 있는 공정 지연요소를 최소화할 수 있는 반도체칩 본딩장치에 관한 것이다.

Description

반도체칩 본딩장치{Semiconductor Bonding Apparatus}
본 발명은 반도체칩 본딩장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 복수 개의 반도체칩으로 구성된 웨이퍼 상하 방향과 상관없이 반도체칩 본딩작업의 수행이 가능하고, 본딩헤드의 한 싸이클당 본딩되는 반도체칩을 복수 개로 구성하며, 웨이퍼로부터 분리된 반도체칩을 별도의 대기위치에 거치시킨 후 본딩헤드로 픽업하여 본딩작업을 수행하여 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하는 작업과 분리된 반도체칩을 본딩헤드로 본딩하는 작업 사이에 발생될 수 있는 공정 지연요소를 최소화할 수 있는 반도체칩 본딩장치에 관한 것이다.
종래 소개된 플립칩 본딩장치는 웨이퍼 등으로부터 플립퍼 등으로 개별 반도체칩을 분리한 후 반도체칩의 하면(솔더볼 전극 형성면 또는 기판 부착면)이 하방을 향하도록 회전시킨 후 공압에 의하여 본딩 대상 반도체칩을 픽업하여 본딩하는 본딩헤드가 반도체칩의 하면이 하방을 향하도록 픽업한 상태에서 픽업된 반도체칩의 하면을 플럭스에 침지한 후 본딩 기판에 반도체칩을 본딩하는 작업을 수행하는 것이 일반적인 작업방법이었다.
이와 같은 종래의 플립칩 본딩장치의 그 본딩헤드는 한번의 본딩 사이클당 한 개의 반도체칩만을 픽업하여 본딩하기 때문에 본딩헤드에 의한 작업시간이 상당 소요되어 전체적인 작업효율(Unit Per Hour)이 저하될 수밖에 없었고, 본딩을 위하여 별도의 플럭스 침지작업이 필요로 하여 작업 효율이 더욱 떨어지는 문제가 있다.
또한, 종래의 플립칩 본딩장치는 웨이퍼의 종류에 따라 별도의 상하 반전, 즉 플립핑이 필요하지 않은 웨이퍼, 즉, 솔더볼 등이 구비되는 전극면이 구비된 웨이퍼의 하면이 하방으로 배치된 웨이퍼 등을 대상으로 본딩 작업을 수행할 수 없다는 단점이 있다.
또한, 종래의 반도체칩 본딩장치는 반도체칩을 흡착하는 부분인 각종 픽커의 픽업툴 또는 본딩헤드의 본딩툴의 교체가 필요한 경우 이를 수작업으로 교체해야만 했다. 따라서, 본딩대상 반도체칩이 변경되거나, 픽업툴 또는 본딩툴이 마모되어 새로운 픽업툴 또는 본딩툴의 교체가 필요한 경우 수작업으로 이를 교체하는 것이 일반적이었으나, 이는 공정의 지연요소로 작용한다.
본 발명은 복수 개의 반도체칩으로 구성된 웨이퍼 상하 방향과 상관없이 반도체칩 본딩작업의 수행이 가능하고, 본딩헤드의 한 싸이클당 본딩되는 반도체칩을 복수 개로 구성하며, 웨이퍼로부터 분리된 반도체칩을 별도의 대기위치에 거치시킨 후 본딩헤드로 픽업하여 본딩작업을 수행하여 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하는 작업과 분리된 반도체칩을 본딩헤드로 본딩하는 작업 사이에 발생될 수 있는 공정 지연요소를 최소화하여 공정 효율을 극대화할 수 있는 반도체칩 본딩장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송 가능하게 거치된 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하여 픽업하며 픽업된 반도체칩을 상하 반전되도록 플립핑하기 위한 플립퍼 및 상기 플립퍼에서 플립핑된 반도체칩을 픽업하거나 상기 웨이퍼로부터 반도체칩을 직접 분리하여 픽업하며 Y축 방향 이송이 가능한 칩픽커를 구비하는 반도체칩 분리부; 상기 칩픽커에 의하여 분리된 반도체칩이 거치되는 복수개의 거치부를 구비하며, X축 방향으로 이송 가능하게 구비되는 시트블록 및, 상기 시트블록에 거치된 복수 개의 반도체칩을 픽업하여 본딩기판에 상기 반도체칩을 본딩하고, X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송가능한 본딩헤드;를 포함하며, 상기 반도체칩 분리부는 웨이퍼 하부에서 웨이퍼 하면에 부착된 고정필름을 적어도 하나의 이젝팅핀으로 타격하기 위한 이젝터를 구비하고, 상기 이젝터는 돌출가능하게 장착되는 이젝팅핀을 내부에 수용하는 복수개의 이젝터컵과, 상기 이젝터컵이 회전 가능하도록 각각의 회전암에 장착되는 회전부재를 구비하는 이젝터컵 회전 공급부; 및 상기 이젝터컵 회전공급부의 회전 경로상에 고정되어 배치되고, 상기 이젝터컵의 하부에 선택적으로 체결 또는 탈착 가능하도록 승하강 가능하게 구비되며, 상기 이젝팅핀을 상방향으로 추진하기 위한 푸셔가 구비되는 이젝터 바디;를 포함하는 반도체칩 본딩장치를 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 시트블록은 N 열 X M 행 격자형으로 반도체칩이 거치되며, 상기 N, M은 2 이상의 자연수일 수 있다.
또한, 상기 본딩헤드는 M 행과 대응되게 배열된 본딩헤드를 구비하고, 상기 본딩헤드의 행 간격은 상기 시트블록 거치부의 행 간격과 일치하며, 상기 본딩헤드는 상기 시트블록 거치부에 거치된 N 열의 반도체칩 중 하나의 열에 대한 M개의 반도체칩을 함께 픽업하여 본딩 기판에 본딩할 수 있다.
그리고, 상기 시트블록 거치부의 일열이 상기 칩픽커와 동일한 X축 선상에 위치할 때, 상기 시트블록 거치부의 타열에 거치된 반도체칩을 상기 본딩헤드가 픽업할 수 있다.
여기서, 상기 본딩헤드는 Y축 방향으로 평행한 한 쌍의 Y축 갠트리 이송유닛에 각각 하나씩 구비될 수 있다.
또한, 상기 Y축 갠트리 이송유닛을 X축 방향으로 이송하기 위한 X축 갠트리 이송유닛과 평행한 위치에 본딩헤드의 본딩툴을 교환하기 위한 본딩툴 교환유닛이 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 이젝터컵은 이젝팅핀의 개수, 간격, 직경, 돌출형태 중 하나 이상이 다르게 형성될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼를 X 축 방향 또는 Y축 방향으로 이송하는 웨이퍼 이송유닛의 일측에 상기 플립퍼 또는 상기 칩픽커의 픽업툴을 교환하기 위한 픽업툴 교환유닛이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 픽업툴 교환유닛은 복수 개의 픽업툴이 각각 이격되어 수용되는 복수개의 수용홈이 구비되는 픽업툴 수용블록; 상기 픽업툴 수용블록과 마주보게 구비되며 상기 픽업툴 수용블록에 수용된 픽업툴의 이탈을 방지하기 위하여 탄성 지지되는 복수 개의 지지롤러가 구비되는 픽업툴 지지블록; 및
상기 수용홈의 픽업툴 수용여부를 각각 판단하기 위하여 탄성지지되는 지지롤러의 가압여부를 감지하기 위한 감지센서를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 지지롤러가 각각의 상기 수용홈을 개폐할 수 있도록, 상기 픽업툴 지지블록은 상기 픽업툴 수용블록에 대하여 길이 방향으로 이송 가능하게 구비되며, 상기 픽업툴의 교체작업이 수행될 때는 상기 픽업툴의 지지롤러에 의한 픽업툴 지지상태가 해제되고, 상기 픽업툴의 교체가 완료되면 상기 픽업툴의 지지롤러가 상기 수용홈에 수용된 픽업툴을 지지하는 위치에서 고정될 수 있다.
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본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치에 의하면, 한 싸이클의 본딩 작업에 투입되는 본딩헤드가 복수 개이므로 반도체칩 본딩작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치는 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하는 칩픽커와 칩픽커에 의하여 분리되어 픽업된 반도체칩이 일시적으로 거치되는 시트블록이 구비되어 칩픽커의 반도체칩 분리, 픽업 및 이송 작업과 시트블록에 거치된 반도체칩을 본딩픽커에 의하여 픽업 및 본딩하는 작업을 분리하여 반도체칩 본딩작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하여 픽업하는 플립퍼를 별도로 구비하고 선택적으로 반도체칩 분리 및 픽업작업에 활용할 수 있으므로 웨이퍼 상태에서 반도체칩의 단자가 구비된 하면이 상방향 또는 하방향으로 배치된 모든 경우에 적용이 가능하므로 장비의 활용성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치에 의하면, 본딩대상 반도체칩이 본딩되는 본딩 기판 상에 미리 본딩제가 도포되어 있으므로, 본딩헤드에 픽업된 본딩대상 반도체칩을 플럭스에 침지하는 플럭스 침지과정을 생략할 수 있으므로 반도체칩 본딩과정의 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치에 의하면, 본딩대상 반도체칩이 변경되거나, 픽업툴 또는 본딩툴이 마모되어 새로운 픽업툴 또는 본딩툴의 교체가 필요한 경우 자동으로 이를 교체할 수 있으므로, 반도체칩 본딩장치의 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치의 평면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 반도체칩 본딩장치의 다른 작동 상태의 평면도를 도시한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치의 사시도를 도시한다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치의 작동상태의 측면도를 도시한다.
도 5은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치의 다른 작동 상태를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 반도체칩 본딩장치의 측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치의 이젝터의 작동상태를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치의 이젝터의 교환과정을 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치에 구비된 픽업툴 교환유닛의 사시도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치에 구비된 픽업툴 교환유닛의 작동상태를 도시하는 측면도를 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
종래 소개된 반도체칩 본딩장치는 본딩헤드가 한번의 본딩 사이클당 한 개의 반도체칩만을 픽업하여 본딩하고, 별도의 플럭스 침지작업이 필요로 하며, 본딩대상 반도체칩으로 구성된 웨이퍼가 별도의 상하 반전, 즉 플립핑이 필요하지 않은 상태로 공급되는 경우에는 웨이퍼 등을 대상으로 본딩 작업을 수행할 수 없다는 단점을 해결하고 각종 픽업툴, 본딩툴 또는 이젝터 등을 자동으로 교환할 수 있는 교환 편의성을 향상시킬 수 있다. 그 구체적인 구조를 도 1 이하를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)의 평면도를 도시한다.
본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)는 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송 가능하게 거치된 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하여 픽업하며 픽업된 반도체칩을 상하 반전되도록 플립핑하기 위한 플립퍼(240, 도 4 참조) 및 상기 플립퍼(240)에서 플립핑된 반도체칩을 픽업하거나 상기 웨이퍼로부터 반도체칩을 직접 분리하여 픽업하며 Y축 방향 이송이 가능한 칩픽커(220)를 구비하는 반도체칩 분리부(200), 상기 칩픽커에 의하여 분리된 반도체칩이 거치되는 복수개의 거치부를 구비하며, X축 방향으로 이송 가능하게 구비되는 시트블록(310) 및, 상기 시트블록에 거치된 복수 개의 반도체칩을 픽업하여 본딩기판에 상기 반도체칩을 본딩하고, X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송가능한 본딩헤드(413, 415)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)는 복수 개의 본딩대상 반도체칩으로 커팅되어 개별화되고 하면에 고정필름이 부착된 웨이퍼가 공급되면, 본딩대상 반도체칩을 순차적으로 웨이퍼로부터 분리하여 픽업한 후 본딩기판(bs)에 본딩하는 작업이 수행된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본딩대상 반도체칩이 바둑판식으로 고정필름에 부착된 상태의 웨이퍼(미도시)는 그립퍼(130) 및 그 이송유닛(140) 의하여 X축 방향으로 견인되어 반도체칩 분리부(200)로 이송된다. 이때 웨이퍼는 웨이퍼가 적층되어 수용가능한 웨이퍼 매거진(110)에 수용된 상태로 견인되어 반도체칩 분리부(200)로 공급되거나, 반도체칩 분리부(200)에서 분리공정이 완료된 웨이퍼가 그립퍼(130)에 의하여 추진되어 웨이퍼 매거진으로 회수되도록 구성될 수 있다.
상기 그립퍼(130)는 X축 방향으로 이송가능한 X축 이송유닛에 장착되어 반도체칩 분리부(200)로 이송된다.
상기 반도체칩 분리부(200)로 이송된 웨이퍼는 웨이퍼를 구성하는 반도체칩의 하면, 예를 들면 솔더볼 전극 등이 구비된 면이 상방향을 향하도록 배치된 상태에서는 반도체칩을 후술하는 본딩헤드(413, 415)에 의하여 본딩하기 전에 반도체칩의 하면이 하방을 향하도록 상하 반전 플립핑이 요구된다.
따라서, 도 1에 도시된 실시예처럼 각각의 반도체칩의 하면이 상방향으로 향하도록 배치된 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하는 작업은 플립퍼(240, 도 4 참조)에 의한다.
상기 플립퍼(240)는 픽업을 위한 픽업툴과 상기 픽업툴을 180도 회전시킬 수 있는 로테이터를 포함하여 구성되어 상기 플립퍼(240)는 분리대상 반도체칩의 하면을 반도체칩의 상부에서 픽업툴(pt)로 픽업한 후 로테이터로 회전시켜 반도체칩의 상면이 상방향으로 향하도록 배치시킨 상태로 회전시켜, 후술하는 칩픽커(220)의 픽업툴이 플립퍼(240) 상부에서 상하 반전 플립핑된 반도체칩의 상면을 픽업할 수 있도록 전달할 수 있다.
상기 칩픽커(220)는 Y축 방향 이송 및 Z축 방향으로 승강 가능하고, 픽업을 위한 픽업툴(pt, 도 3 및 도 4 참조)을 구비한다.
상기 칩픽커(220)는 픽업한 반도체칩을 Y축 방향으로 이송하여 시트블록(310)에 거치한다.
본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)는 반도체칩 분리부(200)에서 분리된 반도체칩이 Y축 방향으로 이송되는 칩픽커(220)에 의하여 픽업된 상태로 Y축 방향으로 이송되어 거치되며, X축 방향으로 이송이 가능한 시트블록(310)을 구비할 수 있다.
상기 시트블록(310)은 반도체칩 분리과정(및 이를 위한 이송과정)과 반도체칩 본딩과정(및 이를 위한 이송과정) 사이에 발생될 수 있는 공정 공백을 최소화하기 위하여 구비될 수 있다.
상기 시트블록(310)은 N 열 X M 행 격자형으로 반도체칩이 거치되는 복수 개의 거치부(311)가 구비될 수 있다. 도 1에 도시된 시트블록은 2 열 X 2 행으로 구성되나 N 및 M의 수는 증감(N, M은 2 이상의 자연수)이 가능하다.
상기 칩픽커(220)는 전술한 바와 같이, Y축 방향으로 이송이 가능하고, 상기 시트블록(310)은 N 열 X M 행 격자형으로 반도체칩이 거치되는 복수 개의 거치부(311)가 구비되므로, 상기 시트블록(310)의 모든 거치부(311) 상에 칩픽커(220)로 반도체칩을 거치하기 위해서는 상기 시트블록(310)이 X축 방향으로 이송이 가능하도록 구성되어야 한다.
본 발명의 실시예에서는 시트블럭에는 각각 좌측과 우측에 2개씩의 반도체 칩이 거치될 수 있는데, 이는 본딩헤드에 구비된 본딩유닛의 수와 대응되게 구비됨으로써 본딩유닛이 시트블럭에 거치된 반도체 칩을 동시에 픽업할 수 있다. 이를 위해 시트블럭의 열수와 본딩유닛의 열수 및 간격이 대응되게 구비된다.
한편, 도 2는 도 1에 도시된 반도체칩 본딩장치의 다른 작동 상태의 평면도를 도시한다.
상기 시트블록(310)은 N 열의 거치부(311) 중 특정 열의 거치부(311)에 반도체칩의 거치가 완료되면 상기 시트블록(310)은 X축 방향으로 이송되어 다른 열의 거치부(311)에 반도체칩이 거치되도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 시트블록(310)은 상기 시트블록(310)의 거치부(311)의 열 사이의 간격(A)만큼 X축 이송될 수 있다. 이는 전술한 칩픽커(220)가 X축 방향 이송이 불가능하므로 N 열로 구비되는 거치부(311)의 열을 바꿔 반도체칩을 거치하기 위해서는 시트블록(310)이 거치부(311)의 열 사이의 간격(A)만큼 이송되어야 칩픽커(220)에 의한 반도체칩의 연속적인 거치가 가능하기 때문이다.
상기 시트블록(310)은 볼스크류에 의하여 X축 방향 이송될 수 있으며, 시트블록(310)의 이송수단은 볼스크류 방식 이외에도 실린더 방식 또는 벨트 방식 등도 적용이 가능하다.
상기 시트블록(310)이 미리 결정된 범위에서 X축 방향으로 이송이 가능하므로, Y축 방향으로만 이송가능한 칩픽커(220)에 의하여 복수 열과 복수 행의 거치부(311) 중 한 열의 시트블록에 반도체칩이 차례차례 거치되고, 시트블럭에 적재된 반도체칩을 본딩헤드가 동시에 픽업하여 본딩될 기판으로 이송할 수 있다. 그 다음 시트블럭의 다음 열에 반도체 칩을 거치하기 위해 시트블럭을 X축 방향으로 이송하여 시트블럭과 칩픽커의 위치를 맞춰준 후 칩픽커가 다음 반도체칩을 시트블럭의 거치부에 전달하는 동안 앞서 거치된 반도체칩을 본딩헤드가 픽업하여 본딩부로 이송할 수 있다. 이에 의해 시트블럭으로의 본딩칩 전달과정과 시트블럭에 적재된 반도체칩을 본딩헤드가 픽업하는 과정이 동시에 진행될 수 있어서, 이송시간을 일정 부분 줄일 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 칩픽커(220)는 Y축 방향으로는 이송이 가능하므로, 하나의 열의 거치부(311)에 순차적으로 반도체칩을 거치하고 시트블록(310)이 이송되어 다시 새로운 열의 거치부(311)에 반도체칩을 순차적으로 거치하게 된다.
상기 시트블록(310)이 이송되어 상기 칩픽커(220)가 새로운 열의 거치부(311)에 반도체칩을 거치하는 동안 또는 거치한 후에 반도체칩이 거치된 특정 열의 거치부(311)의 반도체칩들은 본딩유닛(410)을 구성하는 본딩헤드(413, 415)들에 의하여 한번에 픽업되어 본딩을 위하여 본딩기판(bs) 측으로 이송될 수 있다.
즉, 상기 본딩유닛(410)은 일렬로 M개의 본딩헤드(413, 415)를 구비하며, 상기 M개의 본딩헤드(413, 415)의 간격은 상기 시트블록(310)의 거치부(311)의 열 간격과 일치되어, 상기 본딩유닛(410)의 M개의 본딩헤드(413, 415)는 상기 시트블록(310)의 N 열 중 하나의 열의 M개의 거치부(311)에 거치된 반도체칩을 함께 픽업하여 본딩 기판에 본딩할 수 있다.
즉, 상기 본딩헤드는 M 행과 대응되게 배열된 본딩헤드(413, 415)를 구비하고, 상기 본딩헤드의 행 간격은 상기 시트블록 거치부의 행 간격과 일치하며, 상기 본딩헤드는 상기 시트블록 거치부(311)에 거치된 N 열의 반도체칩 중 하나의 열에 대한 M개의 반도체칩을 함께 픽업하여 본딩 기판에 본딩할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 상기 N은 2이며 상기 M은 2로 구성되어, 상기 시트블록(310)은 2 X 2의 거치부(311)를 구비하고 상기 반도체칩 본딩부(400)의 본딩유닛(410) 역시 Y축 방향으로 일렬로 2개의 본딩헤드(413, 415)를 구비한다. 여기서, 상기 N은 2이며, 상기 시트블록 거치부의 일열이 상기 칩픽커와 동일한 X축 선상에 위치할 때, 상기 시트블록 거치부의 타열에 거치된 반도체칩을 상기 본딩헤드가 픽업할 수 있다.
따라서, 상기 본딩유닛(410)은 한번의 본딩 싸이클에서 2개의 반도체칩을 한번에 픽업하여 본딩 공정을 수행하므로 종래의 반도체칩 본딩장치보다 작업효율(Unit Per Hour : UPH)을 크게 향상시킬 수 있다. 즉, 본딩헤드(413, 415)가 하나씩 구비되던 본딩장치에 비해 2배의 작업효율을 기대할 수 있을 것이다.
또한, 상기 M이 2가 아니라 3 인 경우 상기 시트블록(310)의 각각의 열의 거치부(311)에는 3개의 반도체칩을 거치할 수 있고, 본딩헤드(413, 415)에 3개의 본딩헤드를 구비하여 한번에 3개의 반도체칩을 픽업하여 본딩할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)는 넓은 면적의 본딩기판(bs)에 복수 열과 복수 행으로 반도체칩을 본딩한 후 본딩이 완료된 본딩기판(bs)은 패키징 등이 수행되고, 이를 개별화하는 공정에 의하여 복수 개의 반도체 패키지로 완성될 수 있다.
따라서, 본딩기판(bs)에 본딩을 수행하는 본딩유닛(410)은 본딩기판(bs)의 임의의 본딩 위치에서 본딩을 수행하기 위하여 본딩유닛(410)은 X축 방향 및 Y축 방향으로 이송이 가능해야 한다.
따라서, 상기 본딩유닛(410)은 각각 M개의 본딩헤드(413, 415)가 Y축 방향으로 일렬로 구비되고, Y축 방향으로 배치된 Y축 갠트리 이송유닛(420)에 장착되어 Y축 방향으로 이송이 가능하고, 상기 Y축 갠트리 이송유닛(420)은 X축 방향으로 배치되는 X축 갠트리 이송유닛(430)에 장착되므로 상기 시트블록(310)의 하나의 열에 거치된 M 개의 반도체칩들은 상기 본딩유닛(410)의 M 개의 본딩헤드(413, 415)에 의하여 한번에 픽업되어 본딩기판(bs)의 임의의 위치에 본딩될 수 있다.
상기 본딩유닛(410)은 Y축 방향으로 평행한 한 쌍의 Y축 갠트리 이송유닛(420)에 각각 하나씩 구비될 수 있다. 구체적으로, 도 1에 도시된 실시예에서, 상기 본딩유닛(410a, 410b)은 마주보고 2개가 구비될 수 있다. 즉, 본딩기판을 사이에 두고, Y축 갠트리 이송유닛(420)이 평행하게 구비되고, 각각의 Y축 갠트리 이송유닛(420)은 X축 갠트리 이송유닛(430)에 장착되어 제1 본딩유닛(410a)과 제2 본딩유닛(410b)은 독립적으로 이송되어 본딩작업을 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 상기 N은 2이며 상기 M은 2로 구성되므로, 상기 시트블록(310) 상에 2열로 구비되는 거치부(311)에 거치된 반도체칩들 중 동일한 열에 거치된 2개의 반도체칩들은 각각의 제1 본딩유닛(410) 또는 제2 본딩유닛(410)에 의하여 픽업되어 본딩될 수 있다.
그리고, 상기 시트블록(310) 상에 제1 열의 거치부(311)에 반도체칩들이 칩픽커(220)에 의하여 거치되는 동안 제2 열의 거치부(311)에 거치된 반도체칩들은 상기 제2 본딩유닛(410)에 픽업되어 본딩작업이 수행될 수 있으므로 반도체칩의 분리 공정과 반도체칩의 본딩 공정을 각각 동시에 진행할 수 있으므로 작업효율이 더욱 증가될 수 있다.
이와 같은 방법으로 2개의 본딩헤드(413, 415)에 각각 구비된 2개의 본딩유닛(410)에 의하여 반도체칩이 본딩된 본딩기판(bs)은 이송벨트(610) 등에 의하여 X축 방향으로 이송되어 반출되고, 새로운 본딩기판(bs)이 같은 방식의 이송벨트에 의하여 이송되어 반도체칩 본딩부(400)로 이송될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)는 상기 플립퍼(240) 또는 상기 칩픽커(220)의 픽업툴(pt)을 교환하기 위한 픽업툴 교환유닛(250)과 본딩헤드(413, 415)의 하단에 구비되어 반도체칩을 흡착 픽업하기 위한 본딩툴(461)을 교환하기 위한 본딩툴 교환유닛(460)이 구비될 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)를 통해 반도체칩의 종류 또는 크기 등에 따라 플립퍼(240) 또는 칩픽커(220)에서 반도체칩을 분리하여 픽업하는 부분인 픽업툴(pt)의 교체가 필요하거나, 반복적인 픽업에 의한 픽업툴(pt)의 파손 또는 마모시 새로운 픽업툴(pt)로 교체가 필요하다.
종래의 반도체칩 본딩장치는 이러한 픽업툴(pt)을 교체하기 위하여 작업자가 수작업에 의하여 수행하였으나, 이는 공정 지연의 요소가 되므로 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)는 픽업툴(pt) 교체 작업을 자동화하기 위한 픽업툴 교환유닛을 구비할 수 있다.
본 발명에서 칩픽커와 플립퍼는 항상 고정된 위치에서 칩을 전달받기 때문에 칩픽커와 플립퍼의 작업툴을 교체하기 위해서는 픽업툴 교환유닛이 직접 이동하여 칩픽커와 플립퍼의 픽업툴을 교체해야 하기 때문에 픽업툴 교환유닛에 별도의 구동부 없이도 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능한 웨이퍼 이송유닛의 일측에 픽업툴 구동 유닛을 설치한다.
상기 픽업툴 교환유닛(250)은 상기 반도체칩 분리부(200)에 구비되며, 구체적으로 반도체칩이 분리되어 픽업되는 웨이퍼를 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송하기 위한 웨이퍼 이송유닛(140)에 의하여 함께 이송되어 칩픽커(220) 또는 플립퍼(240)를 구성하는 픽업툴(pt)의 교체 위치로 이송될 수 있다.
픽업툴 교환유닛(250)의 자세한 설명은 후술한다.
또한, 본 발명은 본딩헤드(413, 415)의 본딩툴(461) 역시 교체가 필요한 경우 본딩툴 교환유닛(460)에서 자동으로 교체 가능하도록 구비될 수 있다.
상기 본딩툴 교환유닛(460)은 본딩부를 Y축 방향으로 이송하기 위한 Y축 이송유닛(223)을 X축 방향으로 이송하기 위한 X축 갠트리 이송유닛(430)과 평행한 위치에 구비될 수 있다.
상기 본딩툴 교환유닛(460)은 복수 개의 본딩툴(461)이 각각 이격되어 수용되는 복수 개의 수용홈이 본딩기판(bs) 방향으로 형성된 본딩툴(461) 수용블록으로 구성될 수 있으며, 상기 본딩유닛(410)을 구성하는 복수 개의 상기 본딩헤드(413, 415)는 독립적으로 Z축 방향 승강이 가능하고, 본딩툴(461)의 교체가 필요한 본딩헤드(413, 415)가 하강하여 상기 본딩툴 교환유닛(460)에서 빈 수용홈에 교체가 필요한 본딩툴(461)을 수용시키고 새로운 본딩툴(461)로 접근하여 본딩툴(461)을 교체할 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)의 사시도를 도시하며, 도 4는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)의 작동상태의 측면도를 도시한다.
도 3에 도시된 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)는 반도체칩 분리부(200)에서 반도체칩을 분리하여 픽업하고 픽업된 반도체칩을 시트블록(310)에 임시로 거치한 후 반도체칩 본딩부(400)의 본딩유닛(410)에 의하여 다시 픽업되어 본딩기판(bs)에 본딩하여 반도체칩 본딩작업을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 반도체칩 분리부(200)는 웨이퍼 이송유닛(140)에 의하여 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송 가능하게 거치된 웨이퍼로부터 플립퍼(240) 또는 칩픽커(220)에 의하여 반도체칩을 분리 및 픽업하고, 상기 칩픽커(220)에 의하여 픽업된 반도체칩을 시트블록(310)의 거치부(311)에 거치한다.
따라서, 도 5 및 도 6을 참조하여 후술하겠으나, 상기 칩픽커(220)는 직접 웨이퍼로 하강하여 반도체칩을 분리 및 픽업한 후 Y축 방향으로 이송되어 시트블록(310)의 거치부(311)로 하강하여 반도체칩을 거치하도록 구성된다.
따라서, 상기 칩픽커(220)는 Y축 이송유닛(223)에 장착되어 Y축 방향 이송이 가능하고, 상기 Y축 이송유닛(223)은 Z축 이송유닛(225)에 장착되어 Z축 방향 승강이 가능한 구조를 갖는다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼는 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송되므로 부품간의 간섭을 피하기 위하여 반도체칩 본딩장치(1)의 상판(t) 하부의 작업공간에서 구동된다.
따라서, 상기 반도체칩 본딩장치의 상판(t) 하부의 설치공간에 웨이퍼 이송유닛(140)과 상기 웨이퍼 이송유닛(140)에 의하여 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송될 수 있으며 웨이퍼를 거치하기 위한 웨이퍼 테이블(210)이 구비될 수 있다.
상기 웨이퍼를 X 축 방향 또는 Y축 방향으로 이송하는 웨이퍼 이송유닛(140)에 상기 플립퍼(240) 또는 상기 칩픽커(220)의 픽업툴(pt)을 교환하기 위한 픽업툴 교환유닛(250)이 구비될 수 있으므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 테이블(210)에는 상기 픽업툴 교환유닛(250)이 장착되어 웨이퍼와 마찬가지로 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송이 가능하다.
상기 플립퍼(240) 또는 상기 칩픽커(220)는 반도체칩을 웨이퍼로부터 분리하여 픽업하기 위해서 상기 웨이퍼의 구동높이까지 하강되어야 하며 이 경우, 상기 반도체칩 본딩장치의 상판에 형성된 개구부(o)를 통해 웨이퍼에 접근할 수 있다.
상기 개구부(o)는 웨이퍼를 분리 및 픽업하는 경우 이외에도 픽업툴(pt)을 교체하기 위해서 플립퍼(240) 또는 칩픽커(220)가 하강하는 경우에도 상기 개구부(o)를 통해 개구부(o) 측으로 이송된 픽업툴 교환유닛(250)에서 픽업툴(pt)의 교체작업이 수행될 수 있다.
상기 시트블록(310)은 상기 반도체칩 본딩장치의 상판(t) 상부에 구비되므로, 상기 개구부(o)를 통해 플립퍼(240)를 매개로 분리 및 픽업되거나 칩픽커(220)에 의하여 직접 분리 및 픽업된 반도체칩은 Z축 방향 승강이 가능한 칩픽커(220)에 의하여 다시 Y축 방향으로 이송되어 시트블록(310)에 거치되는 구조를 갖는다.
그리고 반도체칩 본딩부에 대하여 설명하면, 상기 반도체칩 본딩부(400)를 구성하는 복수 개의 상기 본딩헤드(413, 415)는 독립적으로 Z축 방향 승강이 가능하고, 본딩툴(461)의 교체가 필요한 본딩헤드(413, 415)가 하강하여 상기 본딩툴 교환유닛(460)에서 본딩툴(461)을 교체할 수 있다. 구체적으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본딩유닛(410)에 구비되는 본딩헤드(413, 415)는 각각 독립적으로 승강이 가능하도록 구성되지만 시트블록(310)의 하나의 열에 거치된 반도체칩들을 함께 픽업한 후 본딩기판(bs)의 본딩위치에 본딩할 수 있으며, 도 3에 도시된 본딩툴 교환유닛(460)에서 본딩툴(461)의 교체가 필요한 경우에는 독립적으로 승강이 가능하므로 반도체칩 분리부(200) 방향 본딩헤드(413, 415)의 본딩툴(461)을 교체하려는 경우에도 반도체칩 분리부(200) 방향 본딩헤드(413, 415)만 하강하여 본딩툴 교환유닛(460)에서 본딩툴(461)을 교체할 수 있다.
도 5은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)의 다른 작동 상태를 도시하며, 도 6은 도 5에 도시된 반도체칩 본딩장치(1)의 측면도를 도시한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)의 반도체칩 분리부(200)는 공급되는 웨이퍼를 구성하는 반도체칩의 방향에 따라 플립퍼(240)에 의하여 분리되어 픽업된 반도체칩을 상하 반전시키는 상하 반전 플립핑을 수행한 후 반도체칩의 상면이 상방향으로 향한 상태에서 칩픽커(220)가 반도체칩의 상면을 픽업하도록 할 수도 있고, 웨이퍼를 구성하는 반도체칩의 하면이 하방을 향하도록 공급되는 경우에는 플립퍼(240)의 상하 반전 플립핑이 필요하지 않으므로, 상기 칩픽커(220)가 직접 반도체칩을 픽업할 수 있다.
따라서, 상기 칩픽커(220)는 전술한 바와 같이, Z축 방향 승강이 가능하므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 분리대상 반도체칩이 상기 개구부(o) 하부의 픽업위치로 이송되면 상기 칩픽커(220)는 Z축 방향으로 하강하여 반도체칩을 직접 픽업할 수 있다.
이 경우, 반도체칩의 분리 및 픽업 위치는 플립퍼(240)에 의한 경우와 칩픽커(220)에 의한 경우 동일할 수 있으므로, 상기 플립퍼(240)에 의한 상하 반전 플립핑이 수행되지 않는 웨이퍼를 작업하는 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플립퍼(240)는 간섭 방지를 위하여 X축 방향으로 회피 이송될 수 있다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 칩픽커(220)가 웨이퍼에서 직접 반도체칩을 분리 및 픽업하는 과정이 수행되는 동안 상기 본딩유닛(410)은 Y축 갠트리 이송유닛(420)에 의하여 시트블록(310)으로 이송된 후 하강하여 시트블록(310)의 특정 열의 거치부(311)에 거치된 복수 개의 반도체칩을 한번에 픽업할 수 있으므로 공정 지연을 최소화할 수 있다.
그리고 도 6에 도시된 상기 반도체칩 분리부(200)는 웨이퍼 하부에서 웨이퍼 하면에 부착된 고정필름을 적어도 하나의 이젝팅핀(미도시)으로 타격하기 위한 이젝터(270)를 구비할 수 있다.
즉, 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하는 과정은 플립퍼(240)의 픽업툴(pt) 또는 칩픽커(220)의 픽업툴(pt)의 흡입력만으로 부족하거나 분리 과정에서 웨이퍼에 잔류 변형을 남길 수 있으므로, 웨이퍼의 하부의 고정된 위치에 이젝터(270)가 구비되어 플립퍼(240) 또는 칩픽커(220)에 의한 반도체칩의 픽업과정에서 고정필름의 하면을 이젝팅핀(271p)으로 타격하여 고정필름으로부터 반도체칩이 용이하게 분리되도록 할 수 있다.
상기 플립퍼(240) 또는 상기 칩픽커(220)의 픽업위치와 상기 이젝터(270)의 이젝팅핀(271p)의 타격위치는 Z축 방향으로 동일축상에 존재하므로, 순차적인 반도체칩의 분리작업을 위하여 웨이퍼가 웨이퍼 이송유닛(140)에 의하여 X 축 방향 또는 Y축 방향으로 이송되며 분리대상 반도체칩을 해당 분리위치로 이송하게 된다.
삭제
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)의 반도체칩 분리부(200)에서 사용되는 이젝터(270) 및 이젝터(270)의 자동 교환방법에 대하여 설명한다.
상기 플립퍼(240) 또는 상기 칩픽커(220)의 픽업위치와 상기 이젝터(270)의 이젝팅핀(271p)의 타격위치는 Z축 방향으로 동일축상에 존재하며, 이젝터(270)는 상기 플립퍼(240)의 픽업툴(pt) 또는 상기 칩픽커(220)의 픽업툴(pt)에 의하여 반도체칩의 상면이 픽업되어 흡착되는 과정에서 웨이퍼 하면의 고정필름을 이젝팅핀(271p)으로 타격하여 반도체칩의 분리 과정을 용이하게 할 수 있다.
구체적으로, 이와 같은 이젝터(270)는 고정필름의 하면을 타격하기 위한 이젝팅핀(271p)이 돌출 가능하게 장착되는 이젝터컵(271)과 상기 이젝터컵(271)과 공압에 의한 흡착력 또는 자석에 의한 자력 등에 의하여 장착되며, 상기 이젝터컵(271)에 장착된 이젝팅핀(271p)을 추진하기 위한 푸셔(273p)가 구비되는 이젝터 바디(273)를 구비할 수 있다.
상기 이젝터(270)를 이젝터컵(271)과 이젝터 바디(273)로 이원화하여 구성하는 이유는 분리대상 반도체칩의 크기나 형태 또는 반복적인 작업에 따른 이젝팅핀(271p)의 마모 상태에 따라 이젝팅핀(271p)의 개수와 위치가 변경될 필요가 있고 그에 따라 이젝팅핀(271p)이 구비되는 이젝터컵(271)을 교체할 필요가 있기 때문이다.
종래에는 상기 이젝터컵(271)을 수작업으로 교체하는 방법이 사용되었으나 이는 공정 지연 요소로 작용하였다. 따라서, 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)는 이젝터(270)의 이젝터컵(271)을 반도체칩의 종류 등에 따라 자동으로 교체가능하도록 구비될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)의 반도체칩 분리부(200)의 이젝터(270)는 이젝팅핀(271p)이 장착되고 이젝팅핀(271p)이 추진되어 돌출되는 하우징 형태의 이젝터컵(271) 및 상기 이젝터컵(271)의 하부에 장착되며 상기 이젝터컵(271)의 이젝팅핀(271p)을 상방향으로 하기 위한 푸셔가 구비되는 이젝터 바디(273)를 포함하여 구성되고, 이젝팅핀(271p)의 개수, 형상 또는 돌출 형태가 다른 복수 개의 이젝터컵(271)이 회전부재(276)에 장착되어 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이젝터는 고정된 위치의 승강 가능한 이젝터 바디(273)에 필요에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 교체될 수 있는 복수 개의 이젝터컵(271)을 회전부재(276)의 회전암(275)에 장착하여 회전시켜 교환할 수 있는 구조를 갖는다.
상기 이젝터 바디(273)가 하강하여 이젝터컵(271)으로부터 분리된 후 상기 회전부재(276)의 회전암(275)이 회전한 후 상기 이젝터 바디(273)가 상승하여 이젝터컵(271)의 교체가 가능하도록 구성될 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 반도체칩 분리과정에서 상기 이젝터(270)의 이젝터컵(271)의 상면이 웨이퍼 고정필름 하면에 밀착된 상태로 이젝팅핀(271p)이 상기 푸셔에 의하여 추진되어 돌출되는 과정에서 고정필름의 하면의 특정 스팟이 밀려 올라가며 반도체칩의 하면과 고정필름 상면의 접착상태가 상기 특정 스팟을 중심을 해제되어 반도체칩이 픽업툴(pt)에 의하여 쉽게 픽업되도록 할 수 있다.
그러나, 이젝터컵 또는 이젝터 바디가 회전암의 회전시 간섭 등의 문제가 발생될 수 있으므로, 아래와 같은 방식으로 이젝터컵의 교체가 수행될 수 있다.
전술한 도 6 및 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 상기 이젝터(270)가 고정필름의 하면에 접근하여 반도체칩의 분리과정을 수행하는 상태에서, 이젝터 컵의 교체가 필요한 경우, 상기 회전부재가 회전되어 회전부재의 회전암(275)에 장착된 이젝터컵을 분리하고 새로운 이젝터컵으로 교체한다.
상기 회전암(275)에는 장착돌기(275p)가 구비되고, 상기 장착돌기(275p)는 이젝터컵의 단차 하면에 구비된 장착홈(271h, 도 8 참조)에 삽입되어 장착이 완료될 수 있다.
이 경우, 이젝터 바디(273)는 부품간 간섭을 회피하기 위하여 단계적으로 승강하며 교체작업을 수행할 수 있다.
즉, 도 7(a)에 도시된 상태에서 상기 이젝터컵(271)의 교체가 필요한 경우, 이젝터 바디(273)의 하강과 함께 상기 이젝터컵(271)의 단차에 구비된 장착홈에 회전암(275)의 장착돌기를 삽입하고 이젝터 바디(273)를 하강시켜 기존의 이젝터컵(271)을 분리해야 한다.
그러나, 도 8(a)에 도시된 바와 같이 이젝터컵(271) 또는 이젝터 바디(273)와 회전암(275) 사이의 간섭이 발생되지 않도록 하기 위해서는 상기 장착홈 형성을 위하여 이젝터 바디(273)에 형성된 단차(271s)에 의하여 직경이 줄어든 부분 하부로 회전암(275이 통과될 수 있도록 이젝터 바디(273)가 회전암(275)의 회전에 앞서 하강한 후 상기 회전암(275)이 도 7(b)에 도시된 위치로 회전 이송된 상태에서 이젝터컵(271)이 도 8(b)와 같이 하강하여 기존의 이젝터컵(271)을 분리할 수 있다.
이 상태에서 도 8(b)에 도시된 바와 같이 새로운 이젝터컵(271)이 동일 위치에 오도록 상기 이젝터 바디(273)를 회전시키고, 분리 과정을 역순으로 수행할 수 있다.
즉, 새로운 이젝터컵(271)이 회전 이송된 후 상기 이젝터 바디(273)가 상승하여 새로운 이젝터컵(271)과 이젝터 바디(273)가 결합되고 다시 일정 높이 상승한 후 이젝터컵 회전 공급부를 구성하는 회전암(275)의 장착돌기가 장착홈으로부터 분리된 후 상기 회전암(275)이 회전 이송되어 이젝터 바디와 회전암(275)의 간섭이 발생되지 않는 조건에서 상기 이젝터 바디(273)를 상승시켜 이젝터컵(271)의 상면이 고정필름 하부로 접근하도록 구동하여 반도체칩의 분리과정을 수행할 수 있다. 이와 같은 방법에 의하여 다양한 종류의 이젝터컵을 공정에 투입하는 작업을 자동화하여 반도체칩 본딩장치의 유지 관리의 편의성을 향상시킬 수 있다.
정리하면, 상기 이젝터(270)는 돌출가능하게 장착되는 이젝팅핀(271p)을 내부에 수용하는 복수개의 이젝터컵(271)과, 상기 이젝터컵이 회전 가능하도록 각각의 회전암에 장착되는 회전부재를 구비하는 이젝터컵 회전 공급부 및 상기 이젝터컵 회전공급부의 회전 경로상에 고정되어 배치되고, 상기 이젝터컵의 하부에 선택적으로 체결 또는 탈착 가능하도록 승하강 가능하게 구비되며, 상기 이젝팅핀을 상방향으로 추진하기 위한 푸셔가 구비되는 이젝터 바디를 포함하며, 상기 이젝터컵은 이젝팅핀의 개수, 간격, 직경, 돌출형태 중 하나 이상이 다르게 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)에 구비된 픽업툴 교환유닛(250)의 사시도를 도시한다.
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전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)의 반도체칩 분리부(200)에서 사용되는 플립퍼(240) 및 칩픽커(220)는 각각 반도체칩의 상면을 공압에 의하여 흡착하는 픽업툴(pt)이 구비되며, 반도체칩의 종류, 크기 또는 마모 정도에 따라 교체가 필요하며, 본 발명은 이와 같은 픽업툴(pt)을 자동으로 교체하기 위한 픽업툴 교환유닛(250)을 구비할 수 있다.
전술한 바와 같이, 분리대상 반도체칩으로 구성되는 웨이퍼는 반도체칩 본딩장치의 상판(t) 하부의 작업공간에서 웨이퍼 이송유닛(140)에 의하여 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송되며, 상기 픽업툴 교환유닛(250) 역시 상기 웨이퍼 이송유닛(140)에 함께 장착되어 픽업툴(pt) 교환이 필요한 경우 반도체칩 본딩장치의 상반에 형성된 개구부(o) 하부로 이송된 후 플립퍼(240) 또는 칩픽커(220)의 픽업툴(pt) 교환작업이 수행될 수 있다.
도 9에 도시된 본 발명의 픽업툴 교환유닛(250)은 복수 개의 픽업툴(pt)이 각각 이격되어 수용되는 복수 개의 수용홈이 구비되는 픽업툴 수용블록(251) 및 상기 픽업툴 수용블록(251)과 마주보게 구비되며 상기 픽업툴 수용블록(251)에 수용된 픽업툴(pt)이 웨이퍼 이송유닛(140)에 의해 이동되는 동안 이탈을 방지하기 위하여 탄성 지지되는 복수 개의 지지롤러(254)가 구비되는 픽업툴 지지블록(253)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 상기 픽업툴 수용블록(251)과 상기 픽업툴 지지블록(253)은 평상시에는 각각의 픽업툴 지지블록(253)의 지지롤러(254)가 각각의 픽업툴 수용블록(251)의 각각의 수용홈에 수용된 픽업툴(pt)을 지지하는 위치에 배치되지만, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 상기 픽업툴(pt)의 교체가 필요한 상태에서는 각각의 픽업툴 지지블록(253)의 지지롤러(254)의 픽업툴(pt) 지지상태가 해제되도록 틀어지도록 어느 하나의 블록이 이송된다. 도 9(b)에 도시된 상태에서는 상기 픽업툴 수용블록(251)이 실린더 등에 의하여 그 길이방향으로 이송되는 것으로 도시되었으나, 상기 픽업툴 지지블록(253)이 그 길이방향으로 이송되도록 구성하여도 무방하다.
따라서, 상기 픽업툴 수용블록(251) 또는 상기 픽업툴 지지블록(253) 중 하나가 그 길이방향으로 이송되면 상기 픽업툴 수용블록(251)에 수용된 픽업툴(pt)에 대한 각각의 지지롤러(254)의 지지상태가 해제되어 상기 플립퍼(240) 또는 상기 칩픽커(220)가 하강하여 픽업툴 수용블록(251)의 비어있는 수용홈에 기존의 픽업툴(pt)을 반납하고 새로운 픽업툴(pt)로 교체하여 픽업툴(pt)의 교체작업을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 플립퍼(240) 또는 상기 칩픽커(220)는 X축 방향으로 이송이 불가하므로 기존의 픽업툴(pt)의 반납과 교체시 상기 웨이퍼 이송유닛(140)에 의하여 상기 픽업툴 교환유닛(250)이 이송되는 방법으로 교체작업이 수행될 수 있다.
상기 픽업툴 교환유닛(250)을 구성하는 픽업툴 지지블록(253)에 구비되는 지지롤러(254)는 탄성 부재(미도시)에 의하여 탄성 지지될 수 있으며, 상기 지지롤러(254)의 지지상태와 지지 해제상태는 지지롤러(254)에 연결된 상기 수용홈의 픽업툴 수용여부를 각각 판단하기 위하여 탄성 지지되는 감지센서로서의 감지레버(256)의 변위 여부로 판단되어 픽업툴 수용블록(251)의 수용홈에 픽업툴(pt)의 유무를 판단할 수 있다.
삭제
도 10은 본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)에 구비된 픽업툴 교환유닛(250)의 작동상태를 도시하는 측면도를 도시한다.
구체적으로, 도 10(a)는 픽업툴 수용블록(251)의 어느 하나의 수용홈에 픽업툴(pt)이 수용된 상태에서 픽업툴 지지블록(253)의 지지롤러(254)가 해당 픽업툴(pt)을 지지하고 있는 상태를 도시하며, 도 10(b)는 픽업툴 수용블록(251)의 어느 하나의 수용홈에 수용되었던 픽업툴(pt) 교체 등의 이유로 반출된 상태를 도시한다.
이와 같이, 픽업툴 수용블록(251)의 어느 하나의 수용홈에 픽업툴(pt)이 수용되었는지 여부는 탄성부재에 탄성지지된 지지롤러(254)의 가압여부를 판단하기 위한 감지레버(256)에 의하여 판단될 수 있다. 상기 감지레버(256)는 상기 지지롤러(254)에 연결된 구성으로 지지롤러(254)가 픽업툴(pt)에 의하여 가압되는 경우 변위되는 레버 스위치 등으로 구성될 수 있다.
즉, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 상기 수용홈에 픽업툴(pt)이 존재하는 경우에는 픽업툴(pt)에 의하여 지지롤러(254)가 가압되고 상기 지지롤러(254)와 힌지 결함된 감지레버(256)를 추진시켜 변위시켜 수용홈(252)에 픽업툴(pt)이 존재하는 것으로 판단할 수 있고, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 상기 수용홈에 픽업툴(pt)이 존재하지 않는 경우에는 상기 지지롤러(254)의 상기 감지레버(256) 추진 상태가 해제되어 수용홈(252)에 픽업툴(pt)이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 이때 각각의 감지레버는 각각의 픽업툴 수용홈에 대해 개별적으로 감지할 수 있도록 구성된다.
정리하면, 상기 복수 개의 지지롤러가 각각의 상기 수용홈을 개폐할 수 있도록, 상기 픽업툴 지지블록은 상기 픽업툴 수용블록에 대하여 길이 방향으로 이송 가능하게 구비되며, 상기 픽업툴의 교체작업이 수행될 때는 상기 픽업툴의 지지롤러에 의한 픽업툴 지지상태가 해제되고, 상기 픽업툴의 교체가 완료되면 상기 픽업툴의 지지롤러가 상기 수용홈에 수용된 픽업툴을 지지하는 위치에서 고정되도록 구동될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체칩 본딩장치(1)의 제어부는 픽업툴 교환유닛(250)의 수용홈(252)에 픽업툴(pt)의 유무 또는 종류 등에 대한 정보에 기초하여 자동으로 요구되는 픽업툴(pt)을 교환하도록 제어할 수 있으므로 픽업툴(pt)의 수작업 교체를 자동화하여 공정 지연요소를 최소화할 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
1: 반도체칩 본딩장치
200 : 반도체칩 분리부
220 : 칩픽커
240 : 플립퍼
270 : 이젝터
310 : 시트블록
400 : 반도체칩 본딩부
410 : 본딩유닛

Claims (15)

  1. X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송 가능하게 거치된 웨이퍼로부터 반도체칩을 분리하여 픽업하며 픽업된 반도체칩을 상하 반전되도록 플립핑하기 위한 플립퍼 및
    상기 플립퍼에서 플립핑된 반도체칩을 픽업하거나 상기 웨이퍼로부터 반도체칩을 직접 분리하여 픽업하며 Y축 방향 이송이 가능한 칩픽커를 구비하는 반도체칩 분리부;
    상기 칩픽커에 의하여 분리된 반도체칩이 거치되는 복수개의 거치부를 구비하며, X축 방향으로 이송 가능하게 구비되는 시트블록; 및,
    상기 시트블록에 거치된 복수 개의 반도체칩을 픽업하여 본딩기판에 상기 반도체칩을 본딩하고, X축 방향 또는 Y축 방향으로 이송가능한 본딩헤드;를 포함하며,
    상기 반도체칩 분리부는 웨이퍼 하부에서 웨이퍼 하면에 부착된 고정필름을 적어도 하나의 이젝팅핀으로 타격하기 위한 이젝터를 구비하고,
    상기 이젝터는 돌출가능하게 장착되는 이젝팅핀을 내부에 수용하는 복수개의 이젝터컵과, 상기 이젝터컵이 회전 가능하도록 각각의 회전암에 장착되는 회전부재를 구비하는 이젝터컵 회전 공급부; 및 상기 이젝터컵 회전공급부의 회전 경로상에 고정되어 배치되고, 상기 이젝터컵의 하부에 선택적으로 체결 또는 탈착 가능하도록 승하강 가능하게 구비되며, 상기 이젝팅핀을 상방향으로 추진하기 위한 푸셔가 구비되는 이젝터 바디;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트블록은 N 열 X M 행 격자형으로 반도체칩이 거치되며, 상기 N, M은 2 이상의 자연수인 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본딩헤드는 M 행과 대응되게 배열된 본딩헤드를 구비하고, 상기 본딩헤드의 행 간격은 상기 시트블록 거치부의 행 간격과 일치하며, 상기 본딩헤드는 상기 시트블록 거치부에 거치된 N 열의 반도체칩 중 하나의 열에 대한 M개의 반도체칩을 함께 픽업하여 본딩 기판에 본딩하는 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 N은 2이며,
    상기 시트블록 거치부의 일열이 상기 칩픽커와 동일한 X축 선상에 위치할 때, 상기 시트블록 거치부의 타열에 거치된 반도체칩을 상기 본딩헤드가 픽업하는 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 본딩헤드는 Y축 방향으로 평행한 한 쌍의 Y축 갠트리 이송유닛에 각각 하나씩 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 Y축 갠트리 이송유닛을 X축 방향으로 이송하기 위한 X축 갠트리 이송유닛과 평행한 위치에 본딩헤드의 본딩툴을 교환하기 위한 본딩툴 교환유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이젝터컵은 이젝팅핀의 개수, 간격, 직경, 돌출형태 중 하나 이상이 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 X 축 방향 또는 Y축 방향으로 이송하는 웨이퍼 이송유닛의 일측에 상기 플립퍼 또는 상기 칩픽커의 픽업툴을 교환하기 위한 픽업툴 교환유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 픽업툴 교환유닛은 복수 개의 픽업툴이 각각 이격되어 수용되는 복수개의 수용홈이 구비되는 픽업툴 수용블록; 상기 픽업툴 수용블록과 마주보게 구비되며 상기 픽업툴 수용블록에 수용된 픽업툴의 이탈을 방지하기 위하여 탄성 지지되는 복수 개의 지지롤러가 구비되는 픽업툴 지지블록; 및
    상기 수용홈의 픽업툴 수용여부를 각각 판단하기 위하여 탄성지지되는 지지롤러의 가압여부를 감지하기 위한 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 지지롤러가 각각의 상기 수용홈을 개폐할 수 있도록, 상기 픽업툴 지지블록은 상기 픽업툴 수용블록에 대하여 길이 방향으로 이송 가능하게 구비되며,
    상기 픽업툴의 교체작업이 수행될 때는 상기 픽업툴의 지지롤러에 의한 픽업툴 지지상태가 해제되고,
    상기 픽업툴의 교체가 완료되면 상기 픽업툴의 지지롤러가 상기 수용홈에 수용된 픽업툴을 지지하는 위치에서 고정되는 것을 특징으로 하는 반도체칩 본딩장치.
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