KR19980063802A - 범프 레벨링 장치 및 그의 방법 - Google Patents

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모리시타요오이찌
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Abstract

IC칩의 두께 변화에도 범프의 레벨링 높이를 일정하게 할 수 있고, 범프의 자동검사를 할 수 있는 범프 레벨링 장치 및 그 방법을 제공한다. 1개의 범프(20)가 소정의 높이까지 변형하는 가압력을 측정하여 둠으로서, 복수의 범프(20)를 동시에 소정의 높이까지 변형하고 레벨링하는 가압력은 설정가능하며, 소정의 가압력이 작용한 것을 로드셀(14)로 검출하고, 이 가압을 유지하므로서, 복수의 범프(20)를 동일한 소정 높이까지 레벨링한다.

Description

범프 레벨링 장치 및 그의 방법
본 발명은, 플립칩 본딩용 IC칩의 전극상의 범프를 레벨링하는 범프 레벨링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근에, IC칩의 고주파화에 따르며, 그의 내잡음성을 높이기 위하여, IC칩을 실장하는 때에는, IC칩상의 내부전극과 회로기판상의 외부전극과의 접속거리를 단축할 수 있는 플립칩 본딩이 실시되어 있다.
이 플립칩 본딩용의 IC칩에 그 내부전극과 회로기판상의 외부전극 등을 접속하기 위한 돌기전극(일반으로, 범프라고 함)을 형성하는 전극형성공정에 있어서, 종래로부터, IC칩의 전극상에 형성된 복수의 범프를 전부 동일 높이로 레벨링하기 위하여, 범프 레벨링 장치가 이용되고 있다.
종래의 범프 레벨링 장치 및 그 방법으로서는, 예컨대 도 3a에 표시하듯이, IC칩 두께와 레벨링 후의 범프 높이에 따라서, 스테이지와 레벨러 사이로 스페이서를 끼우고, 스테이지와 레벨러를 소정거리로 유지하고 범프를 레벨링하는 방법이 있다.
이와 같은 종래의 범프 레벨링 장치 및 그 방법에 대하여 도면을 참조하면서 아래에 설명한다.
도 3a는 종래의 범프 레벨링 장치의 구성을 표시하는 개략 단면도이다. 도 3a에 있어서, 1은 IC칩(2)을 유지하는 스테이지, 3은 스페이서, 4는 범프(5)의 높이를 레벨링하는 레벨러이다.
이상과 같이 구성된 범프 레벨링 장치에 대하여, 그 동작을 아래에 설명한다.
불균일한 높이로 형성된 범프(5)를 동일 높이로 하기 위하여 레벨링할 때에, 레벨러(4)는 가압수단(도시하지 않음)에 의하여 a방향으로 이동한다. 이 레벨러(4)가, 스테이지(1)와 소정의 거리를 유지하도록 그들의 사이에 설치된 스페이서(3)에 의하여 유지되면, 불균일한 높이의 범프(5)는, 도 3b에 표시하듯이, 그 선단(5a)이 평탄하게 됨과 아울러, 복수의 범프(5)는 전부 동일한 소정 높이로 레벨링된다.
도 3b는 레벨링 후의 범프형상을 나타낸다. 도 3b에 있어서, b는 받침대지름, c는 레벨링지름, d는 받침대두께, e는 전체 높이, 2는 IC칩, 6은 내부전극, 7은 받침대이고, 상기한 레벨링 후에, 받침대지름(b), 레벨링지름(c), 받침대두께(d), 전체 높이(e), 및 IC칩(2)의 내부전극(6)과 받침대(7)와의 빗나감을 눈으로 봄으로서 검사하여, 범프(5)가 양질의 제품인지의 여부를 판정한다.
그런데 상기한 바와 같은 종래의 범프 레벨링 장치에서는, 로트사이에서 두께의 분산이 ±10㎛ 인 IC칩(2)에 있어서, 그 범프(5)의 전체 높이 정밀도를 ±2㎛로 유지하기 위해서는, 스페이서(3)를 복수개 보유하고, 이들의 스페이서(3)를, 측정된 IC칩의 각각의 두께에 대응시켜서, 교환하지 않으면 안된다고 하는 문제점이 있었다.
이 때에, 범프(5)의 높이를 가변하여 복수 종류의 범프 높이를 얻을 수 있는 경우에는, 더욱 많은 스페이서(3)를 보유하지 않으면 안된다고 하는 문제점이 있었다.
또, 범프(5)의 받침대두께(d)나 전체 높이(e) 등의 검사시간으로서, 레벨링 공정과는 별도로 긴 시간을 필요로 하므로, 골라내는 검사밖에 할 수 없다고 하는 문제점까지도 보유하고 있었다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하는 것이고, IC칩의 로트사이나 품종에 의한 칩두께의 변화에 대해서도, 범프의 전체 높이를 IC칩의 칩두께에 적응하여 변화시킬 수 있음과 아울러, 레벨링된 범프의 형상을 자동으로 전체 수량을 검사할 수 있는 범프 레벨링 장치 및 그 방법을 제공한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 범프 레벨링 장치 및 그 방법은, 1개의 범프가 소정 높이까지 변형하는 가압력을 측정하여 둠으로서, 복수의 범프를 동시에 소정 높이까지 변형하여 레벨링하기 위해 소정의 가압력을 설정하고, 레벨러에 대하여 소정의 가압력이 작용한 상태를 유지하므로서 범프를 소정 높이까지 레벨링하는 것을 특징으로 한다.
또, IC칩 윗면의 높이를 미리 계측하고, 레벨러를 IC칩 윗면으로부터 범프 전체 높이만큼 위쪽에서 정지상태를 유지하므로서 범프를 소정 높이까지 레벨링하는 것을 특징으로 한다.
또, 레벨링 후의 IC칩 윗면과 범프의 각부의 높낮이차의 계측과 아울러 범프의 각부의 치수나 위치의 검사를 자동적으로 실시하는 것을 특징으로 한다.
이상에 의하여, IC칩의 로트사이나 품종에 의한 칩두께의 변화에 대해서도, 범프의 전체 높이를 IC칩의 칩두께에 대응하여 변화시킬 수 있음과 아울러, 레벨링된 범프의 형상을 자동으로 전수 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예1의 범프 레벨링 장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예2의 범프 레벨링 장치의 개략 구성도.
도 3a는 종래의 범프 레벨링 장치의 개략 구성도.
도 3b는 범프의 레벨링 후의 형상 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11a : 스테이지 13a : 레벨러
14 : 로드셀 15 : 가압용 아암
16 : 스프링 17 : 모터
18 : 보올나사 19 : 가이드
본 발명의 제1항에 기재된 범프 레벨링 장치는, 플립칩 본딩용의 IC칩의 전극상에 형성된 범프를 레벨링하는 범프 레벨링 장치에 있어서, IC칩을 유지하는 스테이지와, 상기 스테이지에 유지된 IC칩을 개재하여 상기 스테이지와 평행하게 대향 배치하는 레벨러와, 상기 레벨러에 대한 가압력을 생성하는 가압수단 등을 구비하고, 상기 가압수단을, 레벨러에 대한 가압력을 복수의 범프를 동시에 소정 높이로 레벨링하는 소정의 가압력으로 유지하도록 구성한다.
제2항에 기재된 범프 레벨링 장치는, 제1항에 기재된 가압수단과 레벨러와의 사이로, 가압수단의 레벨러에 대한 가압력을 검출하는 가압검출수단을 배치하고, 상기 가압수단을, 가압검출수단의 검출치를 소정의 가압력으로 유지하도록 구성한다.
제3항에 기재된 범프 레벨링 장치는, 플립칩 본딩용의 IC칩의 전극상으로 형성된 범프를 레벨링하는 범프 레벨링 장치에 있어서, IC칩을 유지하는 스테이지와, 상기 스테이지에 유지된 IC칩을 개재하여 상기 스테이지와 평행하게 대향 배치하는 레벨러와, 상기 레벨러에 대하여 가압하는 가압수단 등을 구비하고, 상기 가압수단을, 레벨러가 IC칩 윗면으로부터 범프의 전체 높이만큼 상방에 왔을 때에 레벨에 대한 가압을 정지하도록 구성한다.
제4항에 기재된 범프 레벨링 장치는, IC칩의 윗면 높이를 계측하는 높이계측수단을 설치하고, 제3항에 기재된 가압수단을, 레벨러가 상기 높이계측수단의 계측치보다 범프 전체 높이만큼 상방에 왔을 때에 레벨러에 대한 가압을 정지하도록 구성한다.
제5항에 기재된 범프 레벨링 장치는, 제4항에 기재된 높이계측수단을, 레벨링 후에 있어서의 범프의 높이와 레벨링지름과 받침대지름 및 위치의 빗나간 양 등을 자동 검사하도록 구성한다.
제6항에 기재된 범프 레벨링 장치는, 제1항 또는 제2항에 기재된 범프 레벨링 장치에 있어서, 범프의 높이와 레벨링지름 및 받침대지름과 위치의 빗나간 양 등을 검사항목으로 하여 검사하는 계측수단을 설치하고, 상기 계측수단을, 레벨링 후에 자동적으로 상기 검사항목을 검사하도록 구성한다.
제7항에 기재된 범프 레벨링 방법은, 범프 레벨링 장치에서 플립칩 본딩용의 IC칩의 전극상에 형성된 범프를 레벨링할 때에, 상기 IC칩을 스테이지에서 유지하고, 그 IC칩을 개재하여 스테이지와 평행하게 대향 배치된 레벨러에 대하여 가압하고, 그 가압력을 복수의 범프를 동시에 소정 높이로 레벨링하는 소정의 가압력으로 유지하는 방법으로 한다.
제8항에 기재된 범프 레벨링 방법은, 범프 레벨링 장치에서 플립칩 본딩용의 IC칩의 전극상에 형성된 범프를 레벨링할 때에, 상기 IC칩을 스테이지에서 유지하여 그 IC칩의 윗면 높이를 계측하고, 그 IC칩을 기재하여 스테이지와 평행하게 대향 배치된 레벨러에 대하여 가압하며, 그 가압을, 레벨러가 상기 계측된 IC칩 윗면 높이로부터 범프의 전체 높이만큼 상방에 왔을 때에 정지하는 방법으로 한다.
제9항에 기재된 범프 레벨링 방법은, 제7항에 기재된 레벨링 후에, 자동적으로 범프의 높이와 레벨링지름과 받침대지름 및 위치의 빗나간 양 등을 검사항목으로 하여 검사하는 방법으로 한다.
제10항에 기재된 범프 레벨링 장치는, 제3항 또는 제4항에 기재된 범프 레벨링 장치에 있어서, 범프의 높이와 레벨링지름 및 받침대지름과 위치의 빗나간 양 등을 검사항목으로 하여 검사하는 계측수단을 설치하고, 상기 계측수단을, 레벨링 후에 자동적으로 상기 검사항목을 검사하도록 구성한다.
제11항에 기재된 범프 레벨링 방법은, 제8항에 기재된 레벨링 후에, 자동적으로 범프의 높이와 레벨링지름과 받침대지름 및 위치의 빗나간 양 등을 검사항목으로 하여 검사하는 방법으로 한다.
제1항 또는 제2항의 구성 또는 제7항의 방법에 의하면, 1개의 범프가 소정 높이까지 변형하는 가압력을 측정하여 둠으로서, 복수의 범프를 동시에 소정 높이까지 변형하여 레벨링하기 위한 소정의 가압력을 설정하고, 레벨러에 대하여 소정의 가압력이 작용한 상태를 유지하므로서 범프를 소정의 높이까지 레벨링한다.
제3항 또는 제4항의 구성 또는 제8항의 방법에 의하면, IC칩 윗면의 높이를 미리 계측하고, 레벨러를 IC칩 윗면으로부터 범프의 전체 높이만큼 상방에서 정지 유지하므로서 범프를 소정의 높이까지 레벨링한다.
제6항의 구성 또는 제9항의 방법에 의하면, 레벨링 후의 IC칩 윗면과 범프의 각부의 높낮이 차이의 계측과 아울러 범프의 각부의 치수나 위치의 검사를 자동적으로 실시한다.
제10항의 구성 또는 제11항의 방법에 의하면, 레벨링 후의 IC칩 윗면과 범프의 각부의 높낮이 차이의 계측과 아울러 범프의 각부의 치수나 위치의 검사를 자동적으로 실시한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 1개의 범프가 소정 높이까지 변형하는 가압력을 측정하여 둠으로서, 복수의 범프를 동시에 소정의 높이까지 변형하여 레벨링하기 위한 소정의 가압력을 설정하고, 레벨러에 대하여 소정의 가압력이 작용한 상태를 유지하므로서 범프를 소정의 높이까지 레벨링할 수 있다.
또, IC칩 윗면의 높이를 미리 계측하고, 레벨러를 IC칩 윗면으로부터 범프의 전체 높이만큼 상방에서 정지 유지하므로서 범프를 소정의 높이까지 레벨링할 수 있다.
또, 레벨링 후의 IC칩 윗면과 범프의 각부의 고저차의 계측과 아울러 범프의 각부의 치수나 위치의 검사를 자동적으로 실시할 수 있다.
그 때문에, IC칩의 로트사이나 품종에 의한 칩두께의 변화에 대해서도, 범프의 전체 높이를 IC칩의 칩두께에 적응하여 변화시킬 수 있음과 아울러, 레벨링된 범프의 형상을 자동으로 전체 수량 검사할 수 있다.
실시예
아래에서, 본 발명의 실시예를 표시하는 범프 레벨링 장치 및 범프 레벨링방법에 대하여, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
실시예1
본 발명의 실시예1의 범프 레벨링 장치 및 범프 레벨링 방법을 설명한다.
도 1은 본 실시예의 범프 레벨링 방법을 사용한 범프 레벨링 장치의 개략 구성도이다. 도 1에 있어서, 11a는 IC칩(12)을 유지하는 스테이지, 13a는 스테이지(11a)와 평행하게 배치된 레벨러, 14는 레벨러(13a)와 그것을 가압하기 위한 가압수단으로서의 아암(15)과의 사이에 개재된 가압검출수단으로서의 로드셀이다. 여기서, 로드셀(14)은 스프링(16)에 의하여 레벨러(13a)와 가압용 아암(15)의 사이에서 일정한 힘으로 끼워지며, 가압용의 아암(15)은, 모터(17)에서 보올나사(18)가 회전할 때에 추력을 받아서, 화살표 g방향으로 가이드(19)에 따라서 이동한다.
이상과 같이 구성된 범프 레벨링 장치에 대하여, 그 동작을 아래에 설명한다.
보올나사(18)가 회전하면, 가압 아암(15)과 로드셀(14)과 레벨러(13a) 등이 가이드(19)에 따라서 하방의 IC칩(12)을 향해서 이동한다. 레벨러(13a)가 IC칩(12) 위에 형성된 범프(20)에 부딪치면, 레벨러(13a)에 가해진 반발력이 로드셀(14)에 전달되고, 로드셀(14)이 소정의 가압력을 검출할 때까지, 가압 아암(15)은 하강을 계속하고, 로드셀(14)이 소정의 가압력을 검출함과 동시에, 가압 아암(15)의 하강은 정지되고 그 상태가 유지된다. 수초간의 정지 유지후, 가압 아암(15)은 상승한다.
이와 같이하여, 범프를 소정의 높이까지 레벨링하고 있다. 이상의 동작에 의하여, 가압 아암(15)의 레벨러(13a)에의 가압력을 검출하는 로드셀(14)을 설치한 것으로서, 범프(20)에 일정한 힘을 부가하고, 복수의 범프(20)를 동일한 소정 높이까지 레벨링할 수 있다.
이상의 결과, IC칩의 로트 사이나 품종에 의한 칩두께의 변화에 대해서도, 범프의 전체 높이를 IC칩의 칩두께에 적응하여 변화시킬 수 있다.
실시예2
본 발명의 실시예2의 범프 레벨링 장치 및 범프 레벨링 방법을 설명한다.
도 2는 본 실시예의 범프 레벨링 방법을 사용한 범프 레벨링 장치의 개략 구성도이다. 도 2에 있어서, 레벨러(13b)는 가압 아암(15)에 고정되며, 스테이지(11b)는 스테이지 가이드(21)에 따라서 높이계측수단(22)의 바로 아래까지 화살표 h방향으로 이동가능하게 한 점이 도 1과 다르고, 모터(17), 보올나사(18), 가이드(19)는 도 1의 구성과 마찬가지인 것이다.
이상과 같이 구성된 범프 레벨링 장치에 대하여, 그 동작을 아래에 설명한다.
스테이지(11b)가 h1의 위치에 있을 때, 높이계측수단(22)에 의하여, IC칩(12)의 두께(i)를 계측한다. 스테이지(11b)가 h2의 위치에 있을 때의 스테이지(11b) 윗면과 레벨러(13b)의 밑면과의 거리(j)는 미리 계측하고 일정하게 하여 둔다. 레벨링 후에 있어서의 범프(20)의 전체 높이(l)는 다음의 식으로 산출된다.
l ＝ j－i－k
스테이지(11b)를 h2의 위치에 이동시켜, 보올나사(18)의 송달에 의하여, 레벨러(13b)를 거리(k)만큼 이동시키면, 범프(20)의 전체 높이를 치수(l)로 할 수 있다. 또, 레벨링 후에 스테이지(11b)를 h1의 위치로 복귀했을 때에, 높이계측수단(22)을 IC칩(12)과 상대적으로 평면(xy)방향으로 이동시키면서, 범프(20)에 있어서의 받침대지름(b), 레벨링지름(c), 받침대두께(d), 전체 높이(e), 및 범프(20)의 위치를 계측하고, 검사하도록 구성할 수도 있다.
이상과 같이 높이계측수단(22)에서 미리 IC칩(12)의 윗면의 높이를 계측하므로서, 레벨러(13b)를 소정의 높이까지 하강시켜, 소정 높이로 범프(20)를 레벨링할 수 있고, 또, 높이계측수단(22)으로 범프(20)의 형상 치수와 위치를 레벨링한 후에 자동적으로 검사할 수 있다.
또한, 실시예1의 범프 레벨링 장치에 있어서는, 가압 아암(15)의 레벨러(13a)에의 가압을 보올나사(18)의 추진력을 사용하여 부가하도록 구성했지만, 보올나사(18)의 추진력 대신에 실린더의 추진력을 이용하도록 구성하여도 좋다.
또, 실시예2의 범프 레벨링 장치에 있어서는, 범프(20)의 형상과 위치의 검사를 높이계측수단(22)을 사용하여 실시하도록 구성된 xy방향의 평면 치수를 카메라 등을 이용하여 계측하는 수단을 사용하여 구성하여도 좋다.
더욱이, 상기한 각 실시예의 범프 레벨링 장치를 범프형성하는 범프본딩장치내로 설치하고, 범프형성 후의 IC칩(12)을 스테이지(11a) 또는 스테이지(11b)로 이동시켜 레벨링하므로서, 범프형성과 레벨링, 검사를 동시 처리하도록 구성하여도 좋다.

Claims (11)

  1. 플립칩 본딩용의 IC칩의 전극상에 형성된 범프를 레벨링하는 범프 레벨링 장치에 있어서, IC칩을 유지하는 스테이지와, 상기 스테이지에 유지된 IC칩을 개재하여 상기 스테이지와 평행하게 대향 배치하는 레벨러와, 상기 레벨러에 대한 가압력을 생성하는 가압수단 등을 구비하며, 상기 가압수단을 레벨러에 대한 가압력을 복수의 범프를 동시에 소정 높이로 레벨링하는 소정의 가압력으로 유지하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 가압수단과 레벨러와의 사이에, 가압수단의 레벨러에 대한 가압력을 검출하는 가압검출수단을 배치하고, 상기 가압수단을 가압검출수단의 검출치를 소정의 가압력으로 유지하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 장치.
  3. 플립칩 본딩용의 IC칩의 전극상에 형성된 범프를 레벨링하는 범프 레벨링 장치에 있어서, IC칩을 유지하는 스테이지와, 상기 스테이지에 유지된 IC칩을 개재하여 상기 스테이지와 평행하게 대향 배치하는 레벨러와, 상기 레벨러에 대하여 가압하는 가압수단 등을 구비하고, 상기 가압수단을 레벨러가 IC칩 윗면으로부터 범프의 전체 높이만큼 상방에 왔을 때에 레벨러에 대한 가압을 정지시키도록 구성하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 장치.
  4. 제3항에 있어서, IC칩의 윗면 높이를 계측하는 높이계측수단을 설치하고, 가압수단을 레벨러가 상기 높이계측수단의 계측치보다 범프의 전체 높이만큼 상방에 왔을 때에 레벨러에 대한 가압을 정지시키도록 구성하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 장치.
  5. 제4항에 있어서, 높이계측수단을 레벨링 후에 있어서의 범프의 높이와 레벨링지름과 받침대지름 및 위치의 빗나간 양 등을 자동 검사하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 범프의 높이와 레벨링지름과 받침대지름 및 위치의 빗나간 양 등을 검사항목으로서 검사하는 계측수단을 설치하고, 상기 계측수단을 레벨링 후에 자동적으로 상기 검사항목을 검사하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 장치.
  7. 범프 레벨링 장치에서 플립칩 본딩용의 IC칩의 전극상에 형성된 범프를 레벨링할 때에, 상기 IC칩을 스테이지로 유지하고, 상기 IC칩을 개재하여 스테이지와 평행하게 대향 배치된 레벨러에 대하여 가압하며, 상기 가압력을 복수의 범프를 동시에 소정 높이로 레벨링하는 소정의 가압력으로 유지하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 방법.
  8. 범프 레벨링 장치에서 플립칩 본딩용의 IC칩의 전극상에 형성된 범프를 레벨링할 때에, 상기 IC칩을 스테이지로 유지하여 그 IC칩의 윗면 높이를 계측하고, 상기 IC칩을 개재하여 스테이지와 평행하게 대향 배치된 레벨러에 대하여 가압하며, 상기 가압을 레벨러가 상기 계측된 IC칩 윗면의 높이로부터 범프의 전체 높이만큼 상방에 왔을 때에 정지시키는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 방법.
  9. 제7항에 있어서, 레벨링 후에, 자동적으로 범프의 높이와 레벨링지름과 받침대지름 및 위치의 빗나간 양 등을 검사항목으로 하여 검사하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 방법.
  10. 제3항 또는 제4항에 있어서, 범프의 높이와 레벨링지름과 받침대지름 및 위치의 빗나간 양 등을 검사항목으로서 검사하는 계측수단을 설치하고, 상기 계측수단을 레벨링 후에 자동적으로 상기 검사항목을 검사하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 장치.
  11. 제8항에 있어서, 레벨링 후에, 자동적으로 범프의 높이와 레벨링지름과 받침대지름 및 위치의 빗나간 양 등을 검사항목으로 하여 검사하는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 방법.
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