KR20010106151A - Underfill apparatus for semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체칩용 언더필(Under fill) 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판에 플립형 반도체칩을 실장하는 경우, 플립형 반도체칩과 인쇄회로기판의 사이에 언더필층을 형성하는 언더필 과정을 효과적으로 실시할 수 있는 반도체칩용 언더필 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an underfill apparatus for a semiconductor chip, and more particularly, when a flip-type semiconductor chip is mounted on a printed circuit board, an underfill process for forming an underfill layer between the flip-chip semiconductor chip and the printed circuit board is effectively performed. It relates to an underfill device for semiconductor chips that can be carried out.
전자기기의 박형화, 소형화 추세에 따라 반도체 소자를 탑재하는 패키징(Packging) 기술도 고속, 고기능, 고밀도 실장이 요구되며, 이러한 요구에 부응하여 칩 스케일 패키지 형태의 플립칩 실장 기술이 등장하게 되었다. 이러한 플립형 칩에는 CSP IC, MICRO BGA IC 등 다양한 플립형 칩이 포함된다.In accordance with the trend toward thinner and smaller electronic devices, packaging technology for mounting semiconductor devices also requires high-speed, high-performance and high-density packaging, and in response to these demands, chip-chip package-type flip chip packaging technology has emerged. Such flip chip includes various flip chip such as CSP IC, MICRO BGA IC.
플립칩 실장 기술은 반도체 칩을 패키징 하지 않고 그대로 인쇄회로 기판에 실장하는 기술로 반도체 칩의 상부에 형성되어 있는 패드들 위에 범프를 형성하고 범프와 인쇄회로기판에 인쇄된 접속패드를 솔더링 방식으로 접속시키는 것이다.Flip chip mounting technology is a technology that mounts a printed circuit board as it is without packaging a semiconductor chip. Bump is formed on pads formed on the top of the semiconductor chip, and the bump and the connection pad printed on the printed circuit board are connected by soldering. It is to let.
이와 같은 방법으로 인쇄회로기판에 반도체칩을 실장하면 반도체 칩의 패드에 부착된 범프의 높이로 인해 반도체칩과 인쇄회로기판의 사이에 갭이 발생되어 반도체칩의 지지력이 약화된다. 따라서, 반도체칩을 안정적으로 지지하기 위해 반도체칩과 인쇄회로기판의 사이에 발생된 갭(Gap)에 액상물질의 언더필 액을 주입하고 경화시켜 갭에 반도체칩을 지지하는 언더필층을 형성한다.In this way, when the semiconductor chip is mounted on the printed circuit board, a gap is generated between the semiconductor chip and the printed circuit board due to the height of the bump attached to the pad of the semiconductor chip, thereby weakening the holding force of the semiconductor chip. Therefore, in order to stably support the semiconductor chip, an underfill liquid of a liquid material is injected into the gap Gap generated between the semiconductor chip and the printed circuit board and cured to form an underfill layer supporting the semiconductor chip in the gap.
이러한 플립형 반도체칩의 실장방식은 반도체칩과 접속패드간의 접속거리가 짧아 전기적 특성이 우수하고, 반도체칩의 배면이 외부로 노출되어 있어 열적특성이 우수하며, 솔더 자기정렬특성 때문에 본딩(Bonding)이 용이하다.The flip-type semiconductor chip mounting method has excellent electrical characteristics due to a short connection distance between the semiconductor chip and the connection pad, excellent thermal characteristics due to the backside of the semiconductor chip being exposed to the outside, and bonding due to solder self-alignment characteristics. It is easy.
그러나, 종래에는 이러한 언더필층 형성작업이 수작업에 의하여 진행되므로 언더필액의 토출이 일정하지 않아서 반도체칩과 기판의 사이에 형성된 갭의 외부로누출되는 등의 문제점이 있다.However, in the related art, since the underfill layer forming operation is performed manually, there is a problem that the underfill liquid is not discharged uniformly and leaks out of the gap formed between the semiconductor chip and the substrate.
또한, 언더필 작업이 평면상에서 이루어지므로, 언더필액이 갭의 내부에 균일하게 도포되지 않고, 또한 도포시간이 길어짐으로써 부분적인 언더필액의 경화현상이 발생하여 지지력이 약해지는 문제점이 있다.In addition, since the underfill operation is performed on a flat surface, the underfill liquid is not uniformly applied to the interior of the gap, and the application time is long, and there is a problem in that partial underfill liquid hardening occurs and the supporting force is weakened.
그리고, 언더필 작업이 수작업에 의하여 진행되므로, 작업시간이 오래 걸리고, 작업의 효율이 저하되는 문제점이 있다.In addition, since the underfill work is performed by hand, the work takes a long time and there is a problem that the work efficiency is lowered.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은, 반도체칩의 언더필 작업을 로봇에 의하여 자동화함으로써 작업시간을 단축하고 공정을 단순화할 수 있는 플립형 반도체칩의 언더필 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an underfill apparatus for a flip-type semiconductor chip which can shorten working time and simplify the process by automating the underfill operation of the semiconductor chip by a robot. To provide.
본 발명의 다른 목적은 소정각도로 틸팅 가능한 지그유닛을 장착하여 인쇄회로기판을 고정함으로써 언더필액 도포시, 언더필액이 반도체칩과 기판의 사이에 균일하게 도포 될 수 있도록 한 플립형 반도체칩의 언더필 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to mount a jig unit that can be tilted at a predetermined angle to secure the printed circuit board, when the underfill liquid is applied, underfill device of the flip-type semiconductor chip so that the underfill liquid can be uniformly applied between the semiconductor chip and the substrate To provide.
본 발명의 또 다른 목적은 언더필액의 토출량을 정량적으로 조절함으로써, 언더필액 주입시, 적당량이 갭에 주입되도록 하여 외부로 새는 것을 방지할 수 있는 플립형 반도체칩의 언더필 장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide an underfill device of a flip-type semiconductor chip which can prevent the leakage of the underfill liquid by quantitatively adjusting the amount of the underfill liquid so that an appropriate amount is injected into the gap to prevent leakage to the outside.
본 발명의 또 다른 목적은 다수개의 지그유닛을 장착하여 인쇄회로기판을 각각 고정하여 동시에 다수의 인쇄회로기판에 대하여 언더필 작업을 실시할 수 있는 반도체칩의 언더필 장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide an underfill device for a semiconductor chip which can be equipped with a plurality of jig units to fix the printed circuit boards to perform underfill operations on a plurality of printed circuit boards at the same time.
도 1은 본 발명에 따른 반도체칩용 언더필 장치를 보여주는 사시도.1 is a perspective view showing an underfill device for a semiconductor chip according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 언더필 장치의 정면도.FIG. 2 is a front view of the underfill device shown in FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1에 도시된 언더필 장치의 평면도.3 is a plan view of the underfill device shown in FIG. 1;
도 4는 도 1에 도시된 언더필 장치의 측면도.4 is a side view of the underfill device shown in FIG. 1.
도 5는 도 2에 도시된 "A" 부분을 확대하여 보여주는 부분 확대도.FIG. 5 is a partially enlarged view showing an enlarged portion "A" shown in FIG.
도 6은 도 1에 도시된 언더필 장치의 지그유닛을 확대하여 보여주는 확대 사시도.6 is an enlarged perspective view illustrating an enlarged jig unit of the underfill device illustrated in FIG. 1.
도 7은 도 6에 도시된 지그유닛의 정면도.7 is a front view of the jig unit shown in FIG.
도 8은 도 6에 도시된 지그유닛의 작동상태를 보여주는 측면도.8 is a side view showing an operating state of the jig unit shown in FIG.
도 9는 본 발명에 따른 언더필 장치에 의하여 반도체칩을 기판에 실장한 것을 보여주는 측면도.9 is a side view showing that the semiconductor chip is mounted on a substrate by an underfill device according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 언더필 장치의 작동과정을 보여주는 흐름도.10 is a flow chart showing the operation of the underfill apparatus according to the present invention.
본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 베이스의 상면 양측부로부터 상향으로 돌출 형성된 한 쌍의 수직 프레임과, 상기 한 쌍의 수직 프레임을 서로 연결하는 수평 프레임과, 상기 수평 프레임에 장착되어 수평방향으로 왕복 이동하는 X축 이송부와, 상기 X축 이송부에 장착되어 상하로 왕복 이동하는 Y축 이송부와, 상기 베이스의 상면에 장착되어 상기 수평방향으로 왕복 이동하는 Z축 이송부로 이루어지는 3축 제어로봇; 상기 수평 프레임에 장착되어 언더필액을 저장하여 공압에 의하여 정량씩 공급하는 언더필액 공급수단; 상기 Y축 이송부에 장착되며, 상기 언더필 공급수단으로부터 언더필액을 공급받아 플립형 반도체칩과 기판의 사이에 주입하는 적어도 하나의 디스펜서; 그리고 상기 Z축 이송부의 상부에 틸팅 가능하게 장착되며, 그 상부에 반도체칩이 실장되는 인쇄회로기판이 적치되어 소정 각도로 틸팅되는 적어도 하나의 지그유닛을 포함하며, 상기 Z축 이송부가 상기 디스펜서 인접위치로 이동하는 경우, 상기 적어도 하나의 디스펜서가 하강하여 상기 인쇄회로기판과 반도체칩의 사이에 상기 언더필액을 주입함으로써 언더필층을 형성하는 언더필 장치를 제공한다.In order to realize the object of the present invention, the present invention is a pair of vertical frame protruding upward from both sides of the upper surface of the base, a horizontal frame connecting the pair of vertical frame to each other, and is mounted on the horizontal frame 3-axis control robot comprising an X-axis feeder reciprocating in a direction, a Y-axis feeder mounted on the X-axis feeder and reciprocating up and down, and a Z-axis feeder mounted on an upper surface of the base and reciprocated in the horizontal direction. ; Underfill liquid supply means mounted on the horizontal frame to store the underfill liquid and to supply the quantitatively by pneumatic; At least one dispenser mounted on the Y-axis transfer unit and receiving an underfill liquid from the underfill supply unit and injecting the underfill liquid between the flip chip and the substrate; And at least one jig unit mounted on an upper portion of the Z-axis transfer unit and tilted at a predetermined angle by mounting a printed circuit board on which a semiconductor chip is mounted, wherein the Z-axis transfer unit is adjacent to the dispenser. When moving to the position, the at least one dispenser is lowered to provide an underfill device for forming an underfill layer by injecting the underfill liquid between the printed circuit board and the semiconductor chip.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 언더필액 공급수단은 소정의 공압을 발생하는 압축기와, 상기 압축기와 연결되며, 그 내부에 언더필액이 저장되는 적어도 하나의 카트리지와, 상기 카트리지와 일체로 연결되어 상기 압축기로부터 전달되는 공압에 의하여 상기 언더필액을 정량씩 공급하는 레귤레이터를 포함한다. 상기 적어도 하나의 디스펜서는 상기 레귤레이터와 튜브에 의하여 연결되어 상기 언더필액이 저장되는 한 쌍의 밸브와, 상기 한 쌍의 밸브의 하단부에 각각 장착되어 언더필액을 토출하는 니들(needle)과, 상기 한 쌍의 밸브의 상하높이를 조절하는 높이조절나사와, 상기 한 쌍의 밸브의 좌우피치를 조절하는 좌우조절나사를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the underfill liquid supply means is connected to the compressor for generating a predetermined pneumatic, the compressor, at least one cartridge in which the underfill liquid is stored therein, integrally connected to the cartridge And a regulator for supplying the underfill liquid quantitatively by pneumatic pressure delivered from the compressor. The at least one dispenser is connected to the regulator and the tube by a pair of valves for storing the underfill liquid, and a needle (needle) is respectively mounted to the lower end of the pair of valves for discharging the underfill liquid, And a height adjusting screw for adjusting the vertical height of the pair of valves, and a left and right adjusting screw for adjusting the left and right pitches of the pair of valves.
상기 적어도 하나의 지그유닛은 Z축 이송부의 상면에 서로 소정거리 떨어져 장착되는 한 쌍의 다리부와, 상기 한 쌍의 다리부에 힌지가능하게 지지되어 그 상면에 인쇄회로기판이 놓여지는 지그 플레이트와, 상기 지그 플레이트의 저면에 일체로 장착되어 소정의 열을 발생하는 히팅 플레이트와, 상기 지그 플레이트를 상향으로 소정각도 밀어 올릴 수 있는 실리더 조립체와, 그리고 상기 실리더 조립체와 일체로 연결되어 공압을 발생함으로써 상기 실리더 조립체를 구동시키는 압축기를 포함한다.The at least one jig unit includes a pair of legs mounted on the upper surface of the Z-axis transfer unit by a predetermined distance from each other, a jig plate hingedly supported on the pair of legs, and a printed circuit board on the upper surface thereof. A heating plate integrally mounted to the bottom of the jig plate to generate a predetermined heat; a cylinder assembly capable of pushing the jig plate upward at a predetermined angle; and integrally connected to the cylinder assembly to supply air pressure. Generating a compressor to drive the cylinder assembly.
상기 지그유닛은 하단부는 상기 Z축 이송부의 상면에 연결되며, 상단부는 상기 지그 플레이트의 저면에 연결됨으로써 상기 지그 플레이트를 하방으로 당기는 스프링을 포함한다.The jig unit has a lower end connected to the upper surface of the Z-axis transfer portion, the upper end includes a spring for pulling the jig plate downward by being connected to the bottom surface of the jig plate.
상기 실리더 조립체는 그 내부에 피스톤이 장착되며, 상기 피스톤의 상단부는 상기 지그 플레이트의 선단부에 접촉함으로써, 상기 피스톤이 공압에 의하여 상승하는 경우, 상기 지그 플레이트가 소정각도로 틸팅된다.The cylinder assembly has a piston mounted therein, and the upper end of the piston contacts the tip of the jig plate, whereby the jig plate is tilted at a predetermined angle when the piston is raised by pneumatic pressure.
상기 히팅 플레이트는 그 내부에 발열선이 다수회 권선되어 상기 지그 플레이트를 일정온도로 가열한다.The heating plate has a heating wire wound therein a plurality of times to heat the jig plate to a predetermined temperature.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플립형 반도체칩의 언더필 장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an underfill apparatus of a flip type semiconductor chip according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 플립형 반도체칩의 언더필 장치(Under fill device)는 3축 제어 로봇(Robot;1)과, 상기 3축 제어로봇(1)의 Y축 이송부(8)에 장착되어 언더필액을 토출하는 디스펜서(Dispenser;2)와, 상기 디스펜서(2)에 언더필액을 공급하는 언더필액 공급장치(5)와, 상기 3축 제어로봇(1)의 베이스(Base;7)에 틸팅 가능하게 장착되어 플립형 반도체칩(40)이 실장된 인쇄회로기판(23)을 고정하는 지그유닛(Jig unit;12)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 4, the underfill device of the flip-chip semiconductor chip proposed by the present invention includes a three-axis control robot 1 and a Y-axis of the three-axis control robot 1. A dispenser (2) mounted to the transfer unit (8) for discharging the underfill liquid, an underfill liquid supply device (5) for supplying the underfill liquid to the dispenser (2), and a base of the three-axis control robot (1) And a jig unit 12 fixedly mounted to the base 7 to fix the printed circuit board 23 on which the flip type semiconductor chip 40 is mounted.
상기 3축 제어로봇(1)은 X축, Y축, Z축 이송부(8,9,11) 및 제어부(도시안됨)로 이루어지며, 상기 제어부의 제어신호에 의하여 상기 X, Y, Z축 이송부(8,9,11)가 각각 이동함으로써 X, Y, Z축 방향의 작업반경을 갖는다. 그리고, 상기 3축 제어로봇(1)은 적절한 부가장치를 장착함으로써 각각의 목적에 따라 다양하게 사용 가능하다.The three-axis control robot 1 is composed of the X-axis, Y-axis, Z-axis transfer unit (8, 9, 11) and the control unit (not shown), the control signal of the control unit X, Y, Z axis transfer unit Each of (8, 9, 11) moves to have a working radius in the X, Y, and Z axis directions. In addition, the three-axis control robot 1 can be used in various ways according to each purpose by mounting the appropriate additional device.
이러한 3축 제어로봇(1)은 베이스(7)와, 상기 베이스(7)의 양측에 각각 장착되는 한 쌍의 수직프레임(Frame;6)과, 상기 한 쌍의 수직 프레임(6) 사이에 장착되는 수평 프레임(Rail Portion;8)과, 상기 수평 프레임(8)을 따라 X축 방향으로 이송 가능한 X축 이송부(8)와, 상기 X축 이송부(8)의 내부에 장착되어 상하로 왕복 이동하는 Y축 이송부(9)와, 상기 베이스(7)의 상면에 장착되어 Z축 방향으로 이송 가능한 Z축 이송부(11)와, 상기 3축 제어로봇(1)을 자동 제어하는 제어부(도시안됨)를 포함한다.The three-axis control robot 1 is mounted between the base 7 and a pair of vertical frames 6 mounted on both sides of the base 7 and the pair of vertical frames 6. A horizontal frame (Rail Portion) 8, an X-axis feeder 8 that can be transported in the X-axis direction along the horizontal frame 8, and mounted inside the X-axis feeder 8 to reciprocate up and down A Y-axis feeder 9, a Z-axis feeder 11 mounted on an upper surface of the base 7 and capable of feeding in the Z-axis direction, and a controller (not shown) for automatically controlling the 3-axis control robot 1; Include.
이러한 3축 제어로봇(1)은 그 내부에 스태핑 모터 및 밸트 등을 구비하고,상기 제어부의 제어신호에 의하여 상기 스태핑 모터를 구동시킴으로써 상기 X, Y, Z축 이송부(8,9,11)를 적절하게 이동하여 상기 디스펜서(2)를 지그유닛(12)에 접근시키고, 언더필액을 토출함으로써 언더필 작업을 진행하게 된다.The three-axis control robot 1 includes a stepping motor, a belt, and the like therein, and drives the X, Y, and Z axis transfer units 8, 9, and 11 by driving the stepping motor according to a control signal of the controller. The underfill operation is performed by moving the dispenser 2 close to the jig unit 12 and discharging the underfill liquid as appropriate.
상기 디스펜서(2)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 디스펜서(2)의 한 쌍으로 이루어지며, 이러한 디스펜서(2)는 Y축 이송부(9)의 하부에 각각 장착된다.As shown in FIG. 5, the dispenser 2 is made up of a pair of first and second dispensers 2, and these dispensers 2 are mounted on the lower portion of the Y-axis feeder 9, respectively.
상기 디스펜서(2)는 원통형상의 밸브(15)와, 상기 밸브(15)의 하단부에 장착되어 언더필액을 토출하는 니들(needle;19)과, 상기 밸브(15)의 상하높이를 조절하는 높이조절나사(16)와, 상기 밸브(15)의 좌우피치를 조절하는 좌우조절나사(17)로 이루어진다.The dispenser 2 has a cylindrical valve 15, a needle 19 mounted to the lower end of the valve 15 to discharge the underfill liquid, and a height adjustment for adjusting the vertical height of the valve 15. The screw 16 and the left and right adjusting screw 17 for adjusting the left and right pitch of the valve 15.
그리고, 상기 밸브(15)의 상부에는 튜브(18)가 장착되며, 상기 튜브(18)는 언더필 공급장치(5)의 레귤레이터(4)에 연결된다. 따라서, 상기 레귤레이터(4)로부터 정량의 언더필액이 상기 튜브(18)를 통하여 공급되어 상기 밸브(15)에 장착된 상기 니들(19)을 통하여 외부로 토출된다.In addition, a tube 18 is mounted on an upper portion of the valve 15, and the tube 18 is connected to the regulator 4 of the underfill supply device 5. Accordingly, a quantity of underfill liquid is supplied from the regulator 4 through the tube 18 and discharged to the outside through the needle 19 mounted on the valve 15.
또한, 상기 높이조절나사(16) 및 좌우조절나사(17)를 적절하게 돌림으로써, 상기 밸브(15)를 상하 및 좌우방향으로 소정거리 이동시키게 된다. 따라서, 언더필 작업 전에 상기 니들(19)의 작업위치를 셋팅(Setting)하게 된다.Further, by appropriately rotating the height adjustment screw 16 and the left and right adjustment screw 17, the valve 15 is moved a predetermined distance in the vertical and horizontal directions. Therefore, the work position of the needle 19 is set before the underfill work.
상기 언더필 공급장치는 도 1 내지 도4 에 도시된 바와 같이, 압력을 발생하는 압축기(도시안됨)와, 언더필액이 저장되며 상기 압축기에 연결되는 카트리지(Catridge;3)와, 상기 카트리지(3)와 일체로 연결되어 상기 압축기로부터 전달되는 압력에 의하여 언더필액을 정량씩 상기 디스펜서(2)에 공급하는 레귤레이터(Regulator;4)로 이루어진다.As shown in FIGS. 1 to 4, the underfill supply device includes a compressor (not shown) for generating a pressure, a cartridge (3) for storing an underfill liquid and connected to the compressor, and the cartridge (3). It is integrally connected with and consists of a regulator (Regulator) (4) for supplying the underfill liquid to the dispenser (2) by the amount delivered by the pressure delivered from the compressor.
상기 압축기는 제어부의 신호에 의하여 구동하게 되며, 공기를 압축하여 소정의 공압을 발생하게 된다.The compressor is driven by a signal from the controller, and compresses air to generate a predetermined pneumatic pressure.
그리고, 상기 카트리지(3)는 원통형상을 갖는 2개의 실린더로 이루어지며, 상기 카트리지에는 언더필액이 각각 저장된다. 이 카트리지(3)는 압축기에 튜브에 의하여 연결되며, 상기 압축기가 구동하는 경우, 소정의 공압이 상기 카트리지(3)에 전달됨으로써, 상기 카트리지(3)의 내부는 소정의 압력상태가 유지된다. 따라서, 이러한 공압에 의하여 언더필액이 레귤레이터(4)로 공급되며, 상기 레귤레이터(4)는 언더필액을 정량씩 디스펜서(2)로 공급한다. 그리고, 상기 디스펜서(2)로 공급된 언더필액은 상기 디스펜서(2)의 밸브(15)가 개방될 때 상기 니들(19)을 통하여 토출된다.The cartridge 3 is composed of two cylinders having a cylindrical shape, and underfill liquid is stored in the cartridge, respectively. The cartridge 3 is connected to the compressor by a tube, and when the compressor is driven, a predetermined pneumatic pressure is transmitted to the cartridge 3 so that the inside of the cartridge 3 is kept at a predetermined pressure. Therefore, the underfill liquid is supplied to the regulator 4 by this pneumatic pressure, and the regulator 4 supplies the underfill liquid to the dispenser 2 by quantity. The underfill liquid supplied to the dispenser 2 is discharged through the needle 19 when the valve 15 of the dispenser 2 is opened.
한편, 상기 지그유닛(12)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, Z축 이송부(11)의 상면에 장착되며, 제1 및 제2 지그유닛(21,22)으로 이루어진다. 따라서, 상기 2 개의 지그유닛(21,22)에는 인쇄회로기판(23)이 각각 적치되며, 상기 인쇄회로기판(23)에는 상기 디스펜서(2)도 2 개가 각각 대응되므로 언더필 작업이 동시에 진행 가능하다.On the other hand, the jig unit 12 is mounted on the upper surface of the Z-axis transfer unit 11, as shown in Figure 6 and 7, and consists of the first and second jig unit (21, 22). Therefore, the two jig units 21 and 22 are each equipped with a printed circuit board 23, and the dispenser 2 also corresponds to the printed circuit board 23, respectively, so that the underfill work can proceed simultaneously. .
그리고, 상기 Z축 이송부(11)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 그 저면에 2 개의 레일(24)이 돌출되며, 상기 2 개의 레일(24)은 상기 3축 제어로봇(1)의 베이스(7) 상면에 형성된 레일홈(도시안됨)에 각각 활주 가능하게 결합된다. 그리고, 상기 베이스(7) 내부에는 구동 모터(25)가 장착되어 상기 Z축 이송부(11)의 레일(24)과 와이어(26)에 의하여 연결된다. 따라서, 상기 구동모터(25)가 구동하는 경우, 상기 와이어(26)가 감기거나 풀림으로써 상기 Z축 이송부(11)를 Z축 방향으로 이송시키게 된다. 이때, 전원은 상기 Z축 이송부(11)의 일측에 장착된 케이블 체인(38)을 통하여 공급된다.In addition, the Z-axis feeder 11 has two rails 24 protruding from the bottom thereof, as shown in FIGS. 1 and 2, and the two rails 24 are the three-axis control robot 1. Slidingly coupled to the rail groove (not shown) formed on the upper surface of the base (7), respectively. In addition, a drive motor 25 is mounted in the base 7 to be connected to the rail 24 of the Z-axis feeder 11 by a wire 26. Accordingly, when the driving motor 25 is driven, the Z-axis feeder 11 is transferred in the Z-axis direction by winding or unwinding the wire 26. In this case, power is supplied through the cable chain 38 mounted on one side of the Z-axis transfer unit 11.
상기 지그유닛(12)은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 지그유닛(21,22)으로 이루어지며, 각각의 지그유닛(21,22)은 동일한 구조 및 동일번호를 사용함으로 이하 제 1 지그유닛(21)에 의하여 설명한다.6 to 8, the jig unit 12 is composed of the first and second jig unit (21, 22), each jig unit (21, 22) has the same structure and the same number. The use of the first jig unit 21 will be described below.
즉, 제 1 지그유닛(21)은 Z축 이송부(11)의 상면에 장착되며 서로 소정거리 떨어져 배치되는 한 쌍의 다리부(27)와, 상기 한 쌍의 다리부(27) 사이에 힌지 가능하게 장착되며 그 상면에 인쇄회로기판(23)이 놓여지는 지그 플레이트(28)와, 상기 지그 플레이트(28)의 저면에 일체로 장착되어 소정의 열을 발생하는 히팅 플레이트(29)와, 상기 지그 플레이트(28)를 상향으로 밀어 올릴 수 있는 수 있는 실리더 조립체(30)를 각각 포함한다.That is, the first jig unit 21 is mounted on the upper surface of the Z-axis feeder 11 and can be hinged between the pair of leg portions 27 and the pair of leg portions 27 disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance. Jig plate 28 on which the printed circuit board 23 is placed, and a heating plate 29 integrally mounted on the bottom of the jig plate 28 to generate a predetermined heat, and the jig Each includes a cylinder assembly 30 capable of pushing the plate 28 upwards.
상기 지그 플레이트(28)는 소정 두께를 갖는 사각형상이며, 그 양측면의 중심부에는 힌지핀(31)이 각각 돌출되어 상기 한 쌍의 다리부(27)에 체결된다. 따라서, 상기 지그 플레이트(28)는 힌지핀(31)을 중심으로 상하로 소정각도 회전 가능하다. 이때, 상기 지그 플레이트(28)의 저면은 상기 실리더 조립체(30)의 피스톤(31) 상부에 접촉하고 있으므로, 상기 실리더 조립체(30)에 의하여 소정각도 회전가능하다.The jig plate 28 has a rectangular shape having a predetermined thickness, and hinge pins 31 protrude from the central portions of both sides thereof, and are fastened to the pair of leg portions 27. Thus, the jig plate 28 is rotatable up and down a predetermined angle around the hinge pin (31). At this time, since the bottom surface of the jig plate 28 is in contact with the upper portion of the piston 31 of the cylinder assembly 30, the cylinder assembly 30 is rotatable by a predetermined angle.
상기 실리더 조립체(30)는 상기 한 쌍의 다리부(27) 인접위치에 장착되며,그 내부에는 상하로 왕복 운동 가능한 피스톤(31)이 장착된다. 그리고, 상기 실리더 조립체(30)는 공기 압축기(도시안됨)에 튜브(32)에 의하여 연결된다. 따라서, 상기 공기 압축기가 구동하는 경우, 상기 실린더 조립체(30)의 내부에 공압이 작용하게 되어 상기 피스톤(31)이 상하로 작동함으로써 상기 지그 플레이트(28)를 상부로 밀어 올림으로써 회전시키게 된다. 이때, 제어부(도시안됨)에 의하여 실린더 조립체(30)로 전달되는 공압을 적절하게 조절하여 피스톤(31)의 상승 높이를 조절함으로써 지그 플레이트(28)의 회전각도를 조절하게 된다.The cylinder assembly 30 is mounted at a position adjacent to the pair of leg portions 27, and a piston 31 that is capable of reciprocating up and down is mounted therein. The cylinder assembly 30 is then connected to the air compressor (not shown) by a tube 32. Accordingly, when the air compressor is driven, pneumatic pressure is applied to the inside of the cylinder assembly 30 to rotate the piston 31 by pushing the jig plate 28 upward by operating up and down. At this time, by adjusting the pneumatic pressure delivered to the cylinder assembly 30 by the controller (not shown) to adjust the height of the piston 31 to adjust the rotation angle of the jig plate 28.
이러한 지그 플레이트(28)의 일측에는 스프링(50)이 장착된다. 상기 스프링(50)의 하단부(52)는 Z축 이송부(11)의 상면에 연결되며, 상단부(51)는 상기 지그 플레이트(28)의 저면에 연결된다. 따라서, 상기 지그 플레이트(28)를 하방으로 당김으로써 피스톤(31)에 의하여 상방으로 젖혀진 지그 플레이트(28)를 하방으로 위치시키게 된다.One side of the jig plate 28 is mounted with a spring 50. The lower end 52 of the spring 50 is connected to the upper surface of the Z-axis transfer unit 11, the upper end 51 is connected to the bottom surface of the jig plate 28. Therefore, by pulling downward the jig plate 28, the jig plate 28 bent upward by the piston 31 is positioned downward.
결과적으로, 상기 지그 플레이트(28)는 피스톤(31)과 스프링(50)에 의하여 상, 하부로 소정각도 기울어지게 된다.As a result, the jig plate 28 is inclined upward and downward by a predetermined angle by the piston 31 and the spring 50.
그리고, 상기 지그 플레이트(28)가 소정 각도로 기울어지는 경우, 그 상면에 고정된 인쇄회로기판(23)이 기울어지게 되므로 상기 반도체칩(40)과 기판(23)의 사이에 주입된 언더필액을 균일하게 도포하게 된다.When the jig plate 28 is inclined at a predetermined angle, the printed circuit board 23 fixed to the upper surface of the jig plate 28 is inclined so that the underfill liquid injected between the semiconductor chip 40 and the substrate 23 is inclined. Apply uniformly.
한편, 상기 히팅 플레이트(29)에는 발열코일(도시안됨)이 배치되며, 상기 발열코일은 전원선에 연결된다. 따라서, 전원이 공급되는 경우, 상기 발열코일은 상기 지그 플레이트(28)를 소정온도로 가열함으로써 도 9에 도시된 바와 같이 플립형반도체칩(40)과 기판(23)사이의 틈새(G)에 보다 원활하게 퍼지도록 함으로써 언더필층(41)이 형성된다.On the other hand, a heating coil (not shown) is disposed in the heating plate 29, the heating coil is connected to the power line. Therefore, when power is supplied, the heating coil heats the jig plate 28 to a predetermined temperature, thereby providing a gap G between the flip semiconductor chip 40 and the substrate 23 as shown in FIG. The underfill layer 41 is formed by spreading smoothly.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 언더필 장치의 작동과정을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the operation of the underfill device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 언더필 장치에 의하여 플립형 반도체칩(40)의 언더필 작업을 수행하는 경우, 먼저 인쇄회로기판(23)을 제1 및 제2 지그유닛(21,22)의 상면에 지그에 의하여 각각 고정함으로써 로딩한다. 그리고, 제어부(도시안됨)의 시작버튼을 누르게 되면, 상기 제어부(도시안됨)는 제어신호를 출력하여 히팅 플레이트(29)의 내부에 권선된 예열코일(도시안됨)을 가열함으로써 소정의 열을 발생시키는 예열작업을 진행하게 된다.As shown in FIGS. 1 to 10, when the underfill operation of the flip type semiconductor chip 40 is performed by the underfill device, the printed circuit board 23 is first mounted on the first and second jig units 21 and 22. It loads by fixing each with a jig on an upper surface. When the start button of the control unit (not shown) is pressed, the control unit (not shown) generates a predetermined heat by outputting a control signal and heating a preheating coil (not shown) wound inside the heating plate 29. The preheating work will be performed.
그리고, 제어부는 제어신호를 출력하여 상기 3축 제어로봇(1)을 작동하여 디스펜서(2)를 언더필 작업위치로 접근시킨다.Then, the control unit outputs a control signal to operate the three-axis control robot 1 to approach the dispenser 2 to the underfill working position.
즉, X, Y축 이송부(8,9)를 이송시킴으로써 상기 디스펜서(2)를 작업위치로 이동시키고, Z축 이송부(11)를 이송시킴으로써 상기 제1 지그유닛(21)에 고정된 상기 인쇄회로기판(23)을 작업위치로 이동시킨다.That is, the printed circuit fixed to the first jig unit 21 by moving the dispenser 2 to the working position by transporting the X, Y axis feeder 8, 9, and by transporting the Z-axis feeder 11. The substrate 23 is moved to the working position.
또한, 상기 제어부는 제어신호를 출력하여 압축기를 구동함으로써 소정의 공압을 발생시킨다. 그리고, 이러한 공압은 카트리지(3)에 전달되며, 상기 카트리지(3)의 내부는 소정의 압력으로 가압 된 상태가 되어 언더필액이 상기 레귤레이터(4)를 통하여 상기 디스펜서(2)의 밸브(15)에 공급된다.In addition, the controller outputs a control signal to drive the compressor to generate a predetermined pneumatic pressure. Then, the pneumatic pressure is transmitted to the cartridge 3, the inside of the cartridge 3 is in a state of being pressed to a predetermined pressure so that the underfill liquid through the regulator 4 of the valve 15 of the dispenser 2 Supplied to.
상기 언더필액이 밸브(15)에 공급된 상태에서, 상기 제어부는 제어신호를 출력하여 압축기를 구동시킴으로써 소정의 공압을 발생시킨다. 그리고, 이 공압은 상기 실리더 조립체(30)에 전달되며, 최종적으로는, 상기 피스톤(31)에 전달되어 상기 피스톤(31)을 상승시키게 된다.In the state where the underfill liquid is supplied to the valve 15, the controller outputs a control signal to drive the compressor to generate a predetermined pneumatic pressure. This pneumatic pressure is transmitted to the cylinder assembly 30 and finally to the piston 31 to raise the piston 31.
상기 피스톤(31)이 상승하면, 지그 플레이트(28)의 선단부가 하향으로 회전하게 된다. 따라서, 상기 지그 플레이트(28)의 상면에 고정된 인쇄회로기판(23)이 소정 각도로 경사지게 된다.When the piston 31 is raised, the tip portion of the jig plate 28 is rotated downward. Therefore, the printed circuit board 23 fixed to the upper surface of the jig plate 28 is inclined at a predetermined angle.
지그 플레이트(28)가 기울어진 후, 타이머의 제어에 의하여 소정시간이 경과한 후 경사도포작업이 실시된다.After the jig plate 28 is inclined, the inclined application operation is performed after a predetermined time has elapsed under the control of the timer.
즉, 제어부(도시안됨)의 신호에 따라 상기 밸브(15)가 개방되며, 언더필액은 소정의 공압에 의하여 상기 밸브(15)로부터 압출되어 상기 니들(19)로 공급된다. 그리고, 니들(19)에 공급된 언더필액은 외부로 토출되어 상기 플립형 반도체칩(40)과 기판(23)의 사이 틈새(G)로 주입된다.That is, the valve 15 is opened according to the signal of the controller (not shown), and the underfill liquid is extruded from the valve 15 by a predetermined pneumatic pressure and is supplied to the needle 19. The underfill liquid supplied to the needle 19 is discharged to the outside and injected into the gap G between the flip semiconductor chip 40 and the substrate 23.
상기 주입과정이 수초간 진행되는 동안, 틈새(G)에 주입된 언더필액은 경사면을 따라 흐르게 된다. 결과적으로, 상기 틈새(G)는 도 9에 도시된 바와 같이 언더필층(41)이 균일하게 형성된다.During the injection process for several seconds, the underfill liquid injected into the gap G flows along the inclined surface. As a result, the gap G has an underfill layer 41 formed uniformly as shown in FIG. 9.
그리고, 소정 시간 후, 상기 제어부는 제어신호를 출력함으로써 상기 실리더 조립체(30)의 피스톤(31)을 하강시킨다. 따라서, 상기 지그 플레이트(28)는 스프링(50)의 탄성력에 의하여 하방으로 기울어짐으로써 수평상태를 유지하게 된다.After a predetermined time, the controller lowers the piston 31 of the cylinder assembly 30 by outputting a control signal. Therefore, the jig plate 28 is kept in a horizontal state by inclining downward by the elastic force of the spring 50.
상기한 바와 같이, 제1 지그유닛(21)에서의 언더필 작업이 완료되면, 제2 지그유닛(22)의 언더필 작업을 진행하게 된다.As described above, when the underfill operation in the first jig unit 21 is completed, the underfill operation of the second jig unit 22 is performed.
즉, 제어부는 제어신호를 송출함으로써 상기 Z축 이송부(11)를 디스펜서(2) 방향으로 소정거리 더 이동시킨다. 따라서, 상기 제2 지그유닛(22)은 작업위치로 이동함으로써 상기 디스펜서(2)와 인접하게 된다. 그리고, 상기 디스펜서(2)가 상기 제1 지그유닛(21)과 동일한 과정에 의하여 상기 제2 지그유닛(22)의 언더필 작업을 수행한다.That is, the controller transmits the control signal to move the Z-axis feeder 11 further a predetermined distance toward the dispenser 2. Thus, the second jig unit 22 is adjacent to the dispenser 2 by moving to the working position. In addition, the dispenser 2 performs the underfill operation of the second jig unit 22 by the same process as the first jig unit 21.
제1 및 제2 지그유닛(21,22)에서의 언더필 작업이 완료되면, 상기 Z축 이송부(11)는 원위치로 복귀하게 되며, 작업자는 상기 인쇄회로기판(23)을 회수하여 언로딩 하게 된다. 그리고, 다른 인쇄회로기판을 장착하고 상기와 같은 공정을 반복하여 실시하게 된다.When the underfill work in the first and second jig units 21 and 22 is completed, the Z-axis transfer unit 11 returns to its original position, and the operator recovers and unloads the printed circuit board 23. . Then, another printed circuit board is mounted and the above steps are repeated.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플립형 반도체칩의 언더필 장치는 다음과 같은 장점이 있다.As described above, the underfill apparatus of the flip type semiconductor chip according to the preferred embodiment of the present invention has the following advantages.
첫째, 자동화 로봇에 의하여 언더필 작업을 수행함으로 작업시간이 단축되고, 작업정밀도가 향상되며, 생산효율이 향상된다.First, by performing the underfill operation by the automated robot, the work time is shortened, the work precision is improved, and the production efficiency is improved.
둘째, 2개의 지그유닛을 구비하여 동시에 2 개의 플립형 반도체칩의 언더필 작업을 진행함으로써 언더필 작업의 효율이 상승하게 된다.Second, the underfill operation of the two flip-chip semiconductor chips is simultaneously provided with two jig units, thereby increasing the efficiency of the underfill operation.
셋째, 지그 플레이트를 소정각도로 기울임으로써 주입된 언더필액이 플립형 반도체칩과 인쇄회로기판의 사이에 균일하게 퍼질 수 있도록 한다.Third, the injected underfill liquid can be uniformly spread between the flip-type semiconductor chip and the printed circuit board by tilting the jig plate at a predetermined angle.
넷째, 지그 플레이트의 내부에 가열코일을 권선함으로써 소정의 열을 발생하여 언더필액이 균일하게 도포되도록 함으로써 언더필 작업의 정밀도를 향상시키게 된다.Fourth, the heating coil is wound inside the jig plate to generate predetermined heat so that the underfill liquid is uniformly applied, thereby improving the precision of the underfill operation.
본 발명은 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않고도 다양하게 변경실시 할 수 있으므로 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니한다.The present invention can be variously changed by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, and is not limited to the specific preferred embodiments described above. .
Claims (7)
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| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| G15R | Request for early opening | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20071017 Year of fee payment: 5 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |