KR102559271B1 - 다이 본딩 장치 - Google Patents

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Abstract

다이싱 테이프로부터 다이를 이젝팅하여 본딩하는 다이 본딩 장치가 개시된다. 다이 본딩 장치는 다이 이젝팅 유닛과 피커를 구비한다. 다이 이젝팅 유닛은 다이싱 테이프의 아래에 배치되고, 다이싱 테이프에 부착된 다이를 밀어올려 분리시키기 위한 복수의 이젝트 핀을 구비하며, 수직 이동이 가능하게 구비된다. 피터는 다이싱 테이프의 상측에 배치되고, 이젝트 핀들이 다이를 밀어올리도록 자기력을 이용하여 이젝트 핀들을 자동으로 수직 이동시키기 위한 자석을 내장하며, 다이를 픽업하여 이송한다. 이와 같이, 다이 본딩 장치는 피커에 내장된 자석을 이용하여 이젝트 핀들을 자동으로 수직 이동시키므로, 이젝트 핀들을 수직 이동시키기 위한 별도의 구동부를 구비할 필요가 없고, 이젝트 핀들의 레이아웃을 변경하지 않고서 다양한 크기의 다이를 이젝팅 할 수 있다.

Description

다이 본딩 장치{APPARATUS FOR BINDING DIES}
본 발명의 실시예들은 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 제조 공정에서 프레임 웨이퍼(framed wafer)의 다이싱 테이프로부터 다이들을 분리하여 인쇄회로기판 또는 리드 프레임 등과 같은 기판 상에 다이들을 본딩하기 위한 다이 본딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 상기 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼는 다이싱 공정을 통해 복수의 다이들로 분할될 수 있으며, 상기 다이들은 본딩 공정을 통해 기판 상에 본딩될 수 있다.
상기 다이 본딩 공정을 수행하기 위한 장치는 상기 다이들로 분할된 웨이퍼로부터 상기 다이들을 픽업하여 분리시키기 위한 픽업 모듈과 픽업된 다이를 기판 상에 부착시키기 위한 본딩 모듈을 포함할 수 있다. 상기 픽업 모듈은 상기 웨이퍼를 지지하는 스테이지 유닛과 상기 스테이지 유닛에 지지된 웨이퍼로부터 선택적으로 다이를 분리시키기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 설치된 다이 이젝팅 장치와 상기 웨이퍼로부터 상기 다이를 픽업하여 기판 상에 부착시키기 위한 픽업 유닛을 포함할 수 있다.
상기 다이 이젝팅 장치는 상기 다이를 다이싱 테이프로부터 분리시키기 위하여 상기 다이를 수직 방향으로 밀어올리는 이젝팅부와 상기 이젝팅부를 수용하는 후드와 상기 이젝팅부를 수직 방향으로 이동시키는 구동부 및 상기 구동부를 수용하는 본체 등을 포함할 수 있다. 일 예로서 대한민국 등록특허공보 제10-0975500호에는 이젝트 핀들을 이용한 다이 이젝팅 장치가 개시되어 있다.
그러나 종래의 다이 이젝팅 장치는 다이의 크기에 따라 상기 이젝트 핀들의 레이아웃을 변경해야 한다. 특히, 상기 이젝트 핀들의 레이아웃 변경은 수작업에 의해 이루어지기 때문에, 변경 과정에서 이젝트 핀이 잘못 삽입되기 쉽고, 이로 인해, 상기 다이가 상기 다이싱 테이프로부터 정상적으로 분리되지 못할 수 있다. 더욱이, 최근 다이의 크기가 매우 다양해지고 있어 상기 이젝트 핀들의 레이아웃을 자주 변경해야 하며, 이로 인해 공정 시간이 증가하고 작업 효율 및 생산성이 저하된다.
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로 이젝트 핀들의 레이아웃을 변경할 필요없이 다양한 크기의 다이들을 안정적으로 이젝팅할 수 있는 다이 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 다이 본딩 장치는, 다이싱 테이프의 아래에 배치되고 상기 다이싱 테이프에 부착된 다이를 밀어올려 상기 다이싱 테이프로부터 분리시키기 위한 복수의 이젝트 핀을 구비하며 수직 이동이 가능한 다이 이젝팅 유닛, 및 상기 다이싱 테이프의 상측에 배치되고 상기 이젝트 핀들이 상기 다이를 밀어올리도록 자기력을 이용하여 상기 이젝트 핀들을 자동으로 수직 이동시키기 위한 자석을 내장하며 상기 다이를 픽업하여 이송하기 위한 피커를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 자석은 상기 다이의 크기에 따라 자기력이 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 자석은 상기 이젝트 핀들 중에서 상기 피커가 픽업할 다이의 바로 아래에 위치하는 이젝트 핀들만 수직 이동시킬 수 있는 세기의 자기력을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 이젝팅 유닛은, 내부에 상기 이젝트 핀들을 수납하고 상면에 상기 이젝트 핀들의 수직 이동 통로로 제공되는 복수의 핀홀이 형성되며 상기 다이싱 테이프의 하부면을 진공 흡착할 수 있는 니들 홀더를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 이젝팅 유닛은, 상기 니들 홀더 안에 배치되고 상기 이젝트 핀들에 대응하여 구비되며 상기 이젝트 핀들의 아래에서 상기 이젝트 핀들에 결합되어 상기 이젝트 핀들을 상기 니들 홀더에 고정시키는 복수의 고정 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이싱 테이프의 하면에서 상기 이젝트 핀들에 대응하는 영역은 상기 다이가 구비된 다이 영역의 크기와 같거나 클 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 다이 본딩 장치는 이젝트 핀들이 피커에 내장된 자석에 의해 자동으로 수직 이동될 수 있다. 이에 따라, 다이 본딩 장치는 이젝트 핀들을 수직 이동시키기 위한 별도의 구동부를 구비할 필요가 없다.
또한, 피커는 다이의 크기에 적합한 자기력을 갖는 자석을 구비하므로, 다이의 크기가 변경될 경우 변경된 다이의 크기에 따라 피커의 자석만 교체하면 된다. 이에 따라, 다이 본딩 장치는 이젝트 핀들의 레이아웃을 변경하지 않고서 다양한 크기의 다이를 이젝팅할 수 있으므로, 공정 시간을 단축시키고 공정 효율과 생산성을 향상시키며 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다이와 다이싱 테이프를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 다이 이젝트 유닛과 피커를 설명하기 위한 개략적인 부분 구성도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 다이 이젝트 유닛과 피커가 다이를 픽업하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 다이와 다이싱 테이프를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치(300)는 프레임 웨이퍼(framed wafer)(10)로부터 다이들(12)을 이젝팅하여 인쇄회로기판 또는 리드 프레임과 같은 기판 상에 상기 다이들(12)을 본딩하는 데 사용될 수 있다. 여기서, 상기 프레임 웨이퍼(10)는 다이싱 테이프(14)와 상기 다이싱 테이프(14)가 장착되는 원형의 링 형태의 마운트 프레임(16)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 다이싱 테이프(14) 상에는 복수의 다이(12)가 부착될 수 있으며, 상기 다이싱 테이프(14)는 상기 다이들(12)이 부착된 다이 영역들(14A)과 상기 다이들(12) 사이의 다이싱 영역들(14B)로 구획될 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(300)는 상기 웨이퍼(10)를 지지하기 위한 스테이지 유닛(20), 상기 스테이지 유닛(20)의 하측에 배치되어 상기 다이싱 테이프(14)로부터 상기 다이들(12)을 이젝팅하기 위한 다이 이젝팅 유닛(100), 및 상기 스테이지 유닛(20)의 상측에 배치되어 상기 다이싱 테이프(14)로부터 상기 다이들(12)을 선택적으로 픽업하기 위한 픽업 유닛(200)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 스테이지 유닛(20)은 상기 스테이지 구동부(미도시)에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 상기 스테이지 구동부는 상기 다이 이젝팅 유닛(100)의 바로 위에 선택된 다이(12)가 위치되도록 상기 스테이지 유닛(20)을 이동시킬 수 있으며, 상기 픽업 유닛(30)은 상기 선택된 다이(12), 즉 상기 다이 이젝팅 유닛(100)에 의해 상승된 다이(12)을 픽업할 수 있다.
상기 스테이지 유닛(20)은 상기 스테이지 구동부에 의해 이동 가능하게 구비된 스테이지(22), 상기 스테이지(22) 상에 배치되어 상기 다이싱 테이프(14)의 가장자리 부위를 지지하기 위한 확장 링(24), 및 상기 마운트 프레임(16)을 하강시켜 상기 다이싱 테이프(14)를 도 1에 도시된 것처럼 확장시키는 클램프(26)를 포함할 수 있다.
상기 다이 이젝팅 유닛(100)은 상기 스테이지 유닛(20)에 고정된 상기 웨이퍼(10)의 아래에 배치되어 상기 선택된 다이(12)를 상기 다이싱 테이프(14)로부터 이젝팅하며, 상기 픽업 유닛(200)은 상기 웨이퍼(10)의 상측에서 상기 이젝팅된 다이(12)를 픽업하여 이송한다.
이하, 도면을 참조하여 상기 다이 이젝팅 유닛(100)과 상기 픽업 유닛(200)의 구성 및 상기 다이 이젝팅 유닛(100)과 상기 픽업 유닛(200)이 상기 선택된 다이(12)를 픽업하는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 다이 이젝트 유닛과 피커를 설명하기 위한 개략적인 부분 구성도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 다이 이젝트 유닛과 피커가 다이를 픽업하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 다이 이젝팅 유닛(100)은 니들 홀더(110)와 복수의 이젝트 핀(120)을 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 니들 홀더(110)는 대체로 박스 형상을 가질 수 있으며, 내부에 수납공간이 형성될 수 있다. 상기 수납공간에는 상기 이젝트 핀들(120)이 수납된다.
상기 이젝트 핀들(120)은 수직 이동이 가능하게 구비되며, 상기 다이싱 테이프(14)에 부착된 다이들(12) 중에서 선택된 다이(12A)를 밀어올려 상기 다이싱 테이프(14)로부터 상기 선택된 다이(12A)를 분리시킨다. 상기 니들 홀더(110)는 상기 이젝트 핀들(120)의 선단부가 상기 니들 홀더(110)의 상측으로 올라와 상기 선택된 다이(12A)를 밀어올릴 수 있도록 상기 이젝트 핀들(120)의 수직 이동 통로로 제공되는 복수의 핀홀들(112)을 구비한다. 상기 핀홀들(112)은 상기 니들 홀더(110)의 상부면을 관통하여 형성되며, 상기 이젝트 핀들(120)의 선단부는 상기 핀홀들(112)을 통해 상기 니들 홀더(110)의 상측으로 올라올 수 있다.
상기 니들 홀더(110)에는 진공압을 제공하기 위한 진공 라인(130)이 연결될 수 있다. 상기 픽업 유닛(200)이 상기 선택 다이(12A)를 픽업 시, 상기 니들 홀더(110)는 상기 픽업 유닛(200)이 상기 선택된 다이(12A)를 픽업하기 용이하도록 상기 선택된 다이(12A) 아래에서 상기 다이싱 테이프(14)의 하부면을 진공 흡착할 수 있다.
상기 다이 이젝팅 유닛(100)은 상기 이젝트 핀들(120)을 상기 니들 홀더(110)에 고정시키는 복수의 고정 스프링(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 고정 스프링들(140)은 상기 니들 홀더(110) 안에 배치되고, 상기 이젝트 핀들(120)에 일대일 대응하게 구비될 수 있다. 상기 고정 스프링들(140)은 상기 이젝트 핀들(120)의 아래에서 상기 이젝트 핀들(120)에 결합되어 상기 이젝트 핀들(120)을 상기 니들 홀더(110)에 고정시킨다. 또한, 상기 고정 스프링들(140)은 상기 피커 유닛(200)에 의해 상기 선택된 다이(12A)가 픽업되면 탄성을 이용하여 상기 이젝트 핀들(120)을 다시 원위치시킬 수 있다.
상기 픽업 유닛(200)은 상기 이젝트 핀들(120)에 의해 밀어 올려진 상기 선택된 다이(12A)를 진공압을 이용하여 픽업하는 피커(210)와 상기 피커(210)를 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 피커 구동부(220; 도 1 참조)를 포함할 수 있다. 상기 픽업 유닛(200)은 상기 픽업된 다이(12)를 인쇄회로기판 또는 리드 프레임 상에 직접 본딩할 수 있다. 그러나 상기와 다르게, 상기 픽업 유닛(200)은 상기 픽업된 다이(12A)를 다이 스테이지(미도시) 상으로 이송할 수 있으며, 상기 다이 스테이지 상으로 이송된 다이(12A)는 본딩 유닛(미도시)에 의해 픽업된 후 상기 기판 상에 본딩될 수도 있다.
특히, 상기 피커(210)는 상기 이젝트 핀들(120)을 위로 수직 이동시키기 위한 자석(212)을 내장할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피커 구동부(220; 도 1 참조)에 의해 상기 피커(210)가 상기 선택된 다이(12A) 위로 이동되면, 상기 이젝트 핀들(120) 중에서 상기 자석(212)의 자기력에 의해 상기 선택된 다이(12A)의 바로 아래에 위치하는 이젝트 핀들이 상기 피커(210) 측으로 수직 이동하여 상기 선택된 다이(12A)를 밀어올린다. 이때, 상기 선택된 다이(12A)의 바로 아래에 위치하는 이젝트 핀들을 고정시키는 고정 스프링들 또한 상측으로 늘어난다.
상기 피커(210)는 상기 다이(12)의 크기에 따라 적합한 자기력을 갖는 자석(212)을 구비할 수 있다. 즉, 상기 피커(210)에 구비되는 상기 자석(212)은 상기 이젝트 핀들(12) 중에서 상기 선택된 다이(12A)의 바로 아래에 위치하는 이젝트 핀들만 수직 이동시킬 수 있는 세기의 자력을 갖는다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 선택된 다이(12A)의 바로 아래에 위치하는 이젝트 핀들만 위로 이동하고, 상기 선택된 다이(12A)의 바로 아래에 위치하지 않는 이젝트 핀들은 상기 자석(212)의 자기력이 영향을 미치지 않아 위로 이동하지 않는다.
이렇게 상기 이젝트 핀들(120)이 상기 자석(212)의 자기력에 의해 선택적으로 수직 이동되므로, 상기 다이 이젝팅 유닛(100)은 다양한 크기의 다이들을 이젝팅할 수 있도록 가능한 많은 수의 이젝팅 핀들(120)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 상기 다이싱 테이프(14)의 하면에서 상기 이젝트 핀들(120)에 대응하는 영역은 경우에 따라 상기 다이(12)가 구비된 다이 영역(14A; 도 2 참조)의 크기와 같을 수도 있고 클 수 있다.
한편, 상기 선택된 다이(12A)가 상기 피커(210)에 진공 흡착되면, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 피커(210)는 상기 피커 구동부(220; 도 1 참조)에 의해 위로 수직 이동한다. 이에 따라, 상기 자석(212)이 상기 이젝트 핀들(120)로부터 멀어져 상기 자석(212)의 자기력이 상기 이젝트 핀들(120)에 영향을 미치지 못해 위로 올라왔던 이젝트 핀들이 상기 고정 스프링들(140)에 탄성력에 의해 다시 원위치된다.
이와 같이, 상기 다이 이젝팅 유닛(100)은 상기 이젝트 핀들(120)이 상기 피커(210)에 내장된 상기 자석(212)에 의해 자동으로 수직 이동되므로, 상기 이젝트 핀들(120)을 수직 이동시키기 위한 별도의 구동부를 구비할 필요가 없다.
또한, 상기 피커(210)는 상기 다이(12)의 크기에 적합한 자기력을 갖는 자석(212)을 구비하므로, 상기 다이(12)의 크기가 변경될 경우 상기 다이 본딩 장치(300)는 변경된 다이의 크기에 따라 상기 피커(210)의 자석(212)만 교체하면 된다. 이에 따라, 상기 다이 본딩 장치(300)는 상기 이젝트 핀들(120)의 레이아웃을 변경하지 않고서 다양한 크기의 다이를 이젝팅할 수 있으므로, 공정 시간을 단축시키고 공정 효율과 생산성을 향상시키며 제조 원가를 절감할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 웨이퍼 12 : 다이
14 : 다이싱 테이프 100 : 다이 이젝팅 유닛
110 : 니들 홀더 120 : 이젝트 핀
140 : 고정 스프링 200 : 픽업 유닛
210 : 피커 212 : 자석

Claims (7)

  1. 다이싱 테이프의 아래에 배치되고, 상기 다이싱 테이프에 부착된 다이를 밀어올려 상기 다이싱 테이프로부터 분리시키기 위한 복수의 이젝트 핀을 구비하는 다이 이젝팅 유닛;
    상기 다이싱 테이프의 상측에 배치되고, 상기 이젝트 핀들이 상기 다이를 밀어올리도록 자기력을 이용하여 상기 이젝트 핀들을 상승시키기 위한 자석을 구비하며, 상기 다이를 픽업하여 이송하기 위한 피커; 및
    상기 피커를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 피커 구동부를 포함하며,
    상기 피커 구동부에 의해 상기 피커가 상기 다이의 상부에 위치된 후 상기 자기력에 의해 상기 이젝트 핀들이 상승되고, 상기 이젝트 핀들의 상승에 의해 상기 다이가 상기 다이싱 테이프로부터 분리되도록 상승되며, 상기 피커는 상기 상승된 다이를 픽업하고,
    상기 자석은 상기 이젝트 핀들 중에서 상기 피커가 픽업할 다이의 바로 아래에 위치하는 이젝트 핀들만 선택적으로 수직 이동시킬 수 있도록 상기 다이의 크기에 따라 자기력이 결정되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다이 이젝팅 유닛은,
    내부에 상기 이젝트 핀들을 수납하고, 상면에 상기 이젝트 핀들의 수직 이동 통로로 제공되는 복수의 핀홀이 형성되며, 상기 다이싱 테이프의 하부면을 진공 흡착할 수 있는 니들 홀더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다이 이젝팅 유닛은,
    상기 니들 홀더 안에 배치되고, 상기 이젝트 핀들에 대응하여 구비되며, 상기 이젝트 핀들의 아래에서 상기 이젝트 핀들에 결합되어 상기 이젝트 핀들을 상기 니들 홀더에 고정시키는 복수의 고정 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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