KR20060051722A - 클램핑 장치와 기판 운반용 운반 기구 - Google Patents

클램핑 장치와 기판 운반용 운반 기구 Download PDF

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Abstract

클램핑 장치는, 수직 방향으로 고정된 고정 클램프 조(15)와, 수직 방향으로 이동가능한 이동가능 클램프 조(16)와, 그 이동가능 클램프 조(16)에 힘을 인가하는 힘 트랜스듀서를 포함한다. 이동가능 클램프 조(16)는 곡형이다. 힘 트랜스듀서는 바람직하게는 코일(21)과 철심(22)을 포함한다. 클램핑 장치의 비클램핑 상태에서는, 철심(22)의 중량에 의한 부하가 이동가능 클램프 조(16)에 가해진다. 클램핑시에는, 전류가 코일(21)에 인가되어 자기장이 형성됨으로써 철심(22)이 이동가능 클램프 조(16)에 대해 가압된다.
기판, 클램핑 장치, 운반 기구

Description

클램핑 장치와 기판 운반용 운반 기구{CLAMPING DEVICE AND TRANSPORT MECHANISM FOR TRANSPORTING SUBSTRATES}
도 1과 도 2는 운반 기구의 평면도와 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 클램핑 장치의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 클램핑 상태에 있는 클램핑 장치를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 기판 3, 4: 안내 레일
5: 이동가능 클램핑 장치 6: 고정 클램핑 장치
10: 홈 13: 지지 표면
14: 가장자리 15: 고정 클램프 조
16: 이동가능 클램프 조 17: 판
21: 코일 22: 철심
본 발명은 클램핑 장치와 그 클램핑 장치를 구비한 기판 운반용 운반 기구에 관한 것이다.
이러한 운반 기구는 일례로 기판을 운반하는 와이어 본더(Wire Bonder)에 사용된다. 와이어 본더는, 반도체 칩을 기판에 설치한 후에 그 반도체 칩에 압력, 초음파 및 열을 가하여 접합시키는 기계이다. 운반 기구는, 2개의 안내 레일과, 그 안내 레일들을 따라 전후로 이동가능한 적어도 하나의 이동가능 클램핑 장치와, 적어도 하나의 유지 장치를 포함한다. 이동가능 클램핑 장치는 기판을 운반 방향으로 안내 레일들을 따라 접합 스테이션 쪽으로 그리고 접합 스테이션으로부터 떨어진 쪽으로 운반하는 역할을 한다. 유지 장치는 운반 단계들 사이에서 기판을 유지시키는 역할을 한다. 유지 장치는 일례로 견고하게 배치된 클램핑 장치이거나, 기판을 안내 레일에 대해 가압시키도록 그 기판에 안착된 롤러이다. 롤러는, 그 롤러가 단지 한 회전 방향으로만 회전되도록 하고 롤러가 반대 회전 방향으로는 회전되지 못하도록 하는 전용 베어링을 포함한다. 롤러에 의한 해소 방안에는 비용이 비교적 많이 소요되고, 롤러가 단지 운반 방향에 대향된 운동만을 못하도록 하기 때문에 기판이 항상 운반 방향으로는 이동될 수 있는 단점이 있다. 견고하게 배치된 클램핑 장치는, 기판을 클램핑시키기 위해서는 클램프 조(jaw)가 이동되어야 하는 단점을 갖고 있다. 이동된 클램프 조는 이동된 질량체로서, 기판과 충돌시 그에 일정 에너지를 전달하여 충격을 주게 된다. 특히 얇은 기판, 일례로 두께가 단지 50마이크로미터인 기판의 경우에는, 진동으로 인해 이미 와이어된 반도체 칩의 본드 와이어들(bond wires)이 변형될 수 있게 되며, 상황에 따라서는 인접 본드 와이어들이 서로 접촉하여 단락 회로를 형성하게 될 수도 있다.
고정 클램핑 장치 및/또는 이동가능 클램핑 장치를 구비한 운반 기구가 유럽 특허 공보 제330831호, 스위스 특허 공보 제679878호 및 스위스 특허 공보 제689188호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 클램핑시 기판과 충돌하지 않는 클램핑 장치를 제공하는 것이다.
일례로 피압착물로서 반도체 칩이 장착된 기판을 예로 들어 클램핑 장치의 구성과 기능에 대해서 설명한다. 클램핑 장치는, 수직 방향으로 고정된 고정 클램프 조와, 수직 방향으로 이동가능한 이동가능 클램프 조와, 그 이동가능 클램프 조에 힘을 인가하는 힘 트랜스듀서를 포함한다. 비클램핑 상태에서는, 힘 트랜스듀서는 비교적 작은 제1 힘을 이동가능 클램프 조에 가하여, 두 클램프 조들 사이에 기판이 삽입되어 있지 않은 경우에는 이동가능 클램프 조가 고정 클램프 조와 접촉되도록 하고, 기판이 삽입되어 있는 경우에는 이동가능 크램프 조가 기판에 접촉되도록 한다. 이동가능 클램프 조는 곡형으로 형성되어 고정 클램프 조와 함께 테이퍼진 입구를 형성하게 되며, 이 테이퍼진 입구로 인해 기판이 이동가능 클램프 조에 걸리지 않고서 삽입될 수 있게 된다. 기판이 클램핑 장치 내로 삽입되면, 이동가능 클램프 조는 기판의 두께 범위까지 변형된다. 이제 이동가능 클램프 조가 한 행정을 행한다. 기판을 클램핑시키기 위해서, 힘 트랜스듀서는 보다 강한 제2 힘을 이동가능 클램프 조에 가한다. 비클램핑 상태로부터 클램핑 상태로 변경되면, 이동가능 클램프 조는 더 이상 이동되지 않아 행정을 행하지 않는다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 힘 트랜스듀서는 코일에 의해 구동되는 철심(iron core), 이른바 솔레노이드를 포함한다. 클램핑 장치의 비클램핑 상태에서는, 철심의 중량에 의한 부하가 이동가능 클램프 조에 가해진다. 클램핑시에는, 전류가 코일에 인가되어 자기장이 형성됨으로써 철심이 이동가능 클램프 조에 대해 가압된다.
또 다른 실시예에 따르면, 힘 트랜스듀서는 스프링에 의해 예비 인장된 공압 작동식 볼트를 포함한다. 스프링은 볼트를 이동가능 클램프 조에 대해 가압시킨다. 기판을 클램핑시키기 위해서, 공압이 추가로 볼트에 인가되어, 볼트에 의해 이동가능 클램프 조에 가해지는 힘이 증가된다.
클램핑 장치는 기판을 소정의 운반 방향으로 운반하는 운반 기구에 특히 적합하게 사용된다.
이하에서는 도면들을 참조하여 실시예들을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에 포함된 첨부 도면들에는 본 발명의 하나 이상의 실시예들이 도시되어 있으며, 이하에서는 상기 첨부 도면들과 함께 본 발명의 원리들 및 실시예들을 상세히 설명한다. 도면들은 축척에 따라 도시되어 있지 않다.
도 1과 도 2는 기판(1)을 운반 방향(2)으로 운반하는 와이어 본더의 운반 기구를 도시한 평면도와 단면도이다. 운반 기구는, 운반 방향(2)으로 연장되어 서로 평행하게 배치된 2개의 안내 레일(3, 4)과, 적어도 하나의 이동가능 클램핑 장치(5)와, 적어도 하나의 고정 클램핑 장치(6)로 구성된다. 이동가능 클램핑 장치(5) 는 운반 방향(2)으로 전후로 이동가능하다. 이러한 이동가능 클램핑 장치는 기판(1)을 운반하는 역할을 하며, 예를 들면 기판(1)은 매거진(magazine)(7) 외부로 이송되어 운반 영역의 시작 위치에서 처리 스테이션(8)으로 운반된 다음에 이 처리 스테이션(8)으로부터 처리 영역의 끝으로 이송되어 미는 장치에 의해 제2 매거진(9)으로 이송된다. 제1 안내 레일(3)은 홈(10)을 포함하며, 이 홈은 그의 가장자리를 형성하는 가장자리(14)와, 그 가장자리(14)로부터 돌출된 2개의 레그(leg)(11, 12)를 포함한다. 제1 레그(11)는 기판(1)이 안착되는 수평 지지 표면(13)을 형성한다. 가장자리(14)는 기판(1)을 안내하고 정렬시키기 위한 정지부의 역할을 한다. 제2 레그(12)는 기판(1)이 홈(10)으로부터 분리되지 않도록 하는 가장자리를 형성한다. 제2 레그(12)는 반드시 필요한 것은 아니며 생략될 수 있다. 제2 안내 레일(4)은 단지 기판(1)을 지지하는 역할을 한다.
운반 기구는, 기판(1)에 장착된 반도체 칩을 처리 스테이션(8)에서 기판(1)에 접합시키는 와이어 본더용으로 특히 적합하다. 처리 스테이션은 전문 기술 용어로 접합 스테이션으로 불리운다.
도 3은 견고하게 배치된 본 발명에 따른 클램핑 장치를 도시한 측면도이다. 이 실시예는 클램핑 장치가 수직 방향으로 이동하는 경우에 적합하다. 클램핑 장치는, 고정 클램프 조(jaw)(15)와, z방향으로 표기된 클램핑 방향으로 이동가능한 이동가능 클램프 조(16)를 구비한다. 클램핑 방향은 수직 방향이다. 고정 클램프 조(15)는 안내 레일(3)의 홈(10)의 지지 표면(13)에 의해 형성된다. 이동가능 클램프 조(16)는 곡형 판(17)으로 구성된다. 홈(10)의 제2 레그(12)는 클램핑 장치의 영역 에서 중단되어 판(17)으로 대체된다. 판(17)의 일단부(18)는 차단부의 일측부에서 제2 레그(12)에 고정되고, 판(17)의 타단부(19)는 차단부의 타측부에서 제2 레그(12)에 안착된다. 클램핑 장치는 코일(21)에 의해 구동되는 철심(22)을 힘 트랜스듀서로서 포함한다. 코일(21)은 장착부(23)에 의해 안내 레일(3)에 부착된다. 철심(22)은 수직 방향(z방향)으로 이동가능한 코일을 지지한다. 철심(22)의 자체 중량 때문에, 철심(22)은 판(17)을 가압하여 지지 표면(13)에 대해 가압시키게 된다. 이는 기판이 없는 경우의 클램핑 장치 상태이다. 또 다른 해소 방안을 보면, 판(17)은 안내 레일(3)에 부착되지 않고 철심(22)에 부착된다.
기판(1)이 운반 방향(2)으로 운반되어 클램핑 장치에 도달되었을 때, 기판(1)을 클램핑 장치 내로 삽입하게 되면, 판(17)과 철심(22)이 z방향으로 이동하게 된다. 판(17)의 곡형 형태로 인해, 테이퍼진 입구가 형성되어 기판(1)의 삽입시 걸리지 않게 된다. 이제 철심(22)의 자체 중량으로 인해 판(17)과 기판(1)이 가압된다. 이러한 상태가 도 4에 도시되어 있다. 운반 공정이 완료되면, 전자석의 코일(21)에 전류가 인가된다. 코일(21)을 통해 흐르는 전류에 의해 자기장이 형성되어, 철심(22)이 소정의 힘으로 판(17)에 대해 가압된다. 철심(22)에 의해 판(17)에 가해지는 힘은 코일(21)을 통해 흐르는 전류 세기에 따른다. 이제 클램핑 장치는 기판(1)을 견고하게 클램핑시키게 된다. 본 발명에 따른 클램핑 장치의 이점은, 기판(1)을 견고하게 클램핑시키기 위해서 클램프 조(15, 16)가 행정 이동을 행할 필요가 없다는 점이다. 코일(21)을 통해 전류가 흐르지 않게 되면, 클램핑 장치의 힘은 철심(22)의 자체 중량으로 감소된다. 이제 기판(1)은 이동가능 클램핑 장치에 의해 추가로 운반될 수 있다.
본 발명은 또한 안내 레일(4)을 따라 전후로 이동가능한 클램핑 장치로도 실시될 수 있다. 이러한 클램핑 장치는 도 3과 도 4에서 설명한 클램핑 장치와 동일하게 구성되지만, 판(17)이 안내 레일(4)에 부착되지 않고 철심(22)에 부착되는 점이 다르다. 클램프 조(15)는 안내 레일(4)을 통해 형성되거나 클램핑 장치에 부착되며, 이러한 경우에 상기 클램프 조(15)는 클램핑 장치에 의해서 전후로 이동된다.
코일(21)과 철심(22)을 포함하는 힘 트랜스듀서는, 압력이 인가될 수 있고 스프링에 의해 예비 인장되는 볼트를 구비한 공압식 힘 트랜스듀서로 대체될 수 있다. 이러한 해소 방안은 클램핑 장치가 수직 방향으로 이동되지 않는 경우에 특히 적합하다.
지금까지 본 발명의 실시예들과 적용예들을 설명하였지만, 본 기술 분야의 당업자라면 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고서 위에서 설명한 실시예들보다 많은 변형예들이 가능함을 명백하게 파악할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 그의 동등 부분의 기술 사상을 제외하고는 한정되지 않는다.
본 발명에 의하면, 클램핑시 기판과 충돌하지 않는 클램핑 장치가 제공된다.

Claims (3)

  1. 클램핑 방향(z)에 대해 고정된 고정 클램프 조(15)와;
    상기 클램핑 방향(z)으로 이동가능하고, 상기 고정 클램프 조(15)와 함께 테이퍼진 입구를 형성하도록 곡형으로 형성되는 이동가능 클램프 조(16)와; 그리고
    상기 이동가능 클램프 조(16)에 힘을 인가하는 힘 트랜스듀서를 포함하고,
    상기 힘 트랜스듀서는, 클램핑 장치의 비클램핑 상태에서는 제1 힘을 이동가능 클램프 조(16)에 가하여 상기 이동가능 클램프 조(16)를 고정 클램프 조(15) 또는 클램핑 될 대상에 대해 가압시키고, 클램핑 상태에서는 제1 힘보다 강한 제2 힘을 이동가능 클램프 조(16)에 가하는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    힘 트랜스듀서는 코일(21)과 철심(22)으로 구성되고, 비클램핑 상태에서는 철심(22)의 중량에 의한 부하가 이동가능 클램프 조(16)에 가해지는 것을 특징으로 하는 클램핑 장치.
  3. 기판(1)을 운반 방향(2)으로 운반하는 운반 기구로서,
    견고하게 배치된, 제1항 또는 제2항에 따른 클램핑 장치와,
    상기 운반 방향(2)으로 전후로 이동가능한 클램핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 운반 기구.
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