KR20060099981A

KR20060099981A - 다이 본더와 이를 이용한 다이 본딩 방법

Info

Publication number: KR20060099981A
Application number: KR1020050021563A
Authority: KR
Inventors: 석승대; 김추호; 이병준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-09-20
Also published as: KR101287526B1; CN1835197A; CN100447970C

Abstract

본 발명은 다이 픽업 시에 웨이퍼의 운동영역을 축소하는 한편, 웨이퍼 로딩과 언로딩 시의 웨이퍼 이송방법을 개선하여 장비의 크기를 축소시키는 다이 본더 및 이를 이용한 다이 본딩 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 웨이퍼 익스팬더가 평면운동이 아닌 단축운동을 하도록 하여 웨이퍼 익스팬더의 운동영역을 하나의 축 방향으로 줄이는 대신 웨이퍼 익스펜더와 직교하는 운동은 하나의 구동유닛에 의해 동기되어 운동하는 이젝터 및 웨이퍼 카메라가 담당하도록 한다. 또한 본 발명은 웨이퍼 로딩공정에 있어서도 웨이퍼 카세트와 웨이퍼 익스팬더의 사이에 롤링 장치를 구비하여 트랜스퍼 기구의 이동영역을 최소화한다. 따라서 본 발명은 다이 본더 장비의 크기를 축소함에 따라 공간적, 경제적, 시간적 이익을 얻을 수 있는 효과가 있으며, 특히 멀티 칩 패키지 제작에 있어서 위와 같은 이점을 가지는 한 대의 장비로 효율적으로 다이 본딩 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

반도체 제조 공정, 다이 본딩, 웨이퍼 익스팬더, 이젝터, 단축운동

Description

다이 본더와 이를 이용한 다이 본딩 방법{A DIE BONDER AND A METHOD FOR DIE BONDING USING THE SAME}

도 1은 종래 다이 본더에서 웨이퍼 물류와 관련된 부분을 개괄적으로 나타낸 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 다이 본더를 나타낸 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 다이 본더를 나타낸 정면도.

도 4는 본 발명에 따른 다이 본더의 트랜스퍼 기구에서 트랜스퍼 암과 그립퍼를 확대하여 나타낸 정면도.

도 5는 본 발명에 따른 다이 본더에서 이젝터와 웨이퍼 카메라 및 구동유닛을 나타낸 정면도.

도 6은 본 발명에 따른 다이 본딩 방법에서 웨이퍼 로딩공정을 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 인덱스 레일 11 : 리드프레임

20 : 웨이퍼 카세트 21 : 웨이퍼링

30 : 웨이퍼 익스팬더 31 : 직선운동유닛

32 : 웨이퍼 운동영역 40 : 트랜스퍼 기구

41 : 트랜스퍼 구동부 42 : 그립퍼

43 : 트랜스퍼 암 43a : 실린더

50 : 롤링 장치 60 : 이젝터

70 : 웨이퍼 카메라 80 : 구동유닛

82 : X축 운동부

본 발명은 반도체 패키지 공정에 사용되는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이 픽업 시에 웨이퍼의 운동영역을 축소하는 한편, 웨이퍼 로딩과 언로딩 시의 웨이퍼 이송방법을 개선하여 장비의 크기를 축소시키는 다이 본더 및 이를 이용한 다이 본딩 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 패키지의 제조공정은 웨이퍼를 절단하여 반도체 칩을 개별화하는 쏘잉(Sawing) 공정, 개별화된 반도체 칩을 리드프레임(Lead Frame)에 부착하는 다이본딩(Die Bonding) 공정, 반도체 칩과 리드프레임의 리드를 전기적으로 연결하는 와이어본딩(Wire Bonding) 공정, 반도체 칩의 내부회로와 그 외의 부품을 보호하기 위하여 반도체 칩의 주변을 감싸는 몰딩(Molding)공정, 리드를 절단, 절곡하는 트림(Trim)/폼(Form) 공정 및 상기 공정을 거쳐 완성된 패키지의 불량여부를 검사하는 테스트 공정으로 이루어진다.

다이 본더는 위와 같은 공정 중 다이본딩 공정에 사용되는 장비로서, 이는 절단(Sawing) 공정을 거친 웨이퍼에서 개개의 칩으로 분리된 다이를 에폭시, 테이프 등과 같은 접착물질을 매개로 기판에 붙이는 반도체 제품 제조용 장비이다. 이러한 다이 본더는 크게 나누면 웨이퍼 자재의 이동과 관련된 웨이퍼 물류, 리드프레임의 이동과 관련된 인덱스 물류 및 각 다이의 이동과 관련된 다이 물류로 구성되는데, 본 발명은 이 중 웨이퍼 물류에 대한 것이다.

다이 본더에서 웨이퍼 물류는 카세트(Cassette)에 적재되어 있는 웨이퍼를 웨이퍼 이송수단이 이송하여 평면운동이 가능한 웨이퍼 고정수단에 안착하는 웨이퍼 로딩(Loading)과 안착된 웨이퍼를 웨이퍼 고정수단에서 카세트로 옮기는 웨이퍼 언로딩 (Unloading), 그리고 다이 어태치(Attach) 작업 시 웨이퍼가 안착되어 있는 웨이퍼 고정수단이 평면운동을 하는 것을 말한다.

도 1은 이러한 웨이퍼 물류 개념을 적용한 종래 다이 본더의 일부를 나타낸 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 다이 본더는 웨이퍼링(1)을 일정한 간격을 두고 적재하는 웨이퍼 카세트(2)와, 웨이퍼 카세트(2)를 상하로 이동시키는 엘리베이터(3)와, 웨이퍼링(1)의 위치를 보정하는 센터링 장치(4)와, 웨이퍼링(1)이 안착한 후 평면운동을 하면서 픽업되는 다이의 위치를 결정하는 웨이퍼 익스팬더(5)와, 웨이퍼 카세트(2)에서 웨이퍼링(1)을 꺼내서 웨이퍼 익스팬더(5)에 안착 하기 위한 트랜스퍼 기구(6)와, 웨이퍼에서 개개의 칩으로 분리된 다이를 웨이퍼로부터 분리시키기 위해 다이의 배면을 밀어주는 이젝터(7)를 포함한다.

따라서 종래의 다이 본더에서는 트랜스퍼 기구(6)가 웨이퍼링(1)을 웨이퍼 카세트(2)에서 센터링 장치(4)로 이송시키고, 센터링 장치(4)는 웨이퍼링(1)이 웨이퍼 익스팬더(5)에 자연스럽게 안착할 수 있도록 웨이퍼링(1)의 위치를 보정해 준다. 그 후 트랜스퍼 기구(6)가 웨이퍼링(1)을 웨이퍼 익스팬더(5)에 안착시키면 트랜스퍼 기구(6)는 이젝터(7)를 중심으로 평면 운동(X,Y 이동)을 하면서 다이 어태치 작업을 수행하게 되고, 다이 어태치 작업이 완료되면 웨이퍼링(1)은 트랜스퍼 기구(6)에 의해 다시 웨이퍼 카세트(2)로 이송된다.

이와 같은 구성과 동작을 가지는 종래의 다이 본더에서는 하나의 웨이퍼 물류만이 존재하므로, 트랜스퍼 기구(6)가 XY평면상의 작업영역에서 X축 방향으로 충분한 이동영역(8)을 확보할 수 있고, 웨이퍼 익스팬더(5) 역시 이젝터(7)를 중심으로 반경 300mm 의 충분한 운동영역(9)을 확보할 수 있었다.

그러나 최근에는 반도체 산업의 발전과 사용자의 요구에 따라 전자 기기가 소형화, 경량화 되고 있는 추세이고, 이에 따라 MCP(Multi-Chip Package) 기술이 널리 사용되고 있다. MCP 기술은 동일 또는 이종의 반도체 칩들을 하나의 패키지로 구현하는 것으로, 1대의 장비에 두 개의 웨이퍼 물류를 가지는 다이본더를 사용할 경우 이종의 칩을 적층하는 MCP공정을 획기적으로 줄일 수 있다.

그런데 두 개의 웨이퍼 물류를 가지는 다이 본더를 종래의 다이 본더와 같은 구조로 설계하면, 두 개의 웨이퍼 익스팬더의 평면 운동영역 및 트랜스퍼 기구의 이동영역을 확보하기 위해 전체적인 장비의 크기가 두 배로 증가할 수 밖에 없게 되는데, 이는 공간활용의 측면에서 비효율적일 뿐만 아니라, 장비 제작을 위한 비용면에서도 큰 부담을 야기하게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 한 대의 다이 본더에서 적어도 두 개 이상의 웨이퍼를 가지고 다이 본딩 작업을 할 때 웨이퍼의 로딩 및 언로딩을 위한 웨이퍼의 이송경로 및 다이의 픽업을 위한 웨이퍼의 운동영역을 줄여 전체적인 장비의 크기를 축소할 수 있는 다이 본더와 이를 이용한 다이 본딩 방법을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이 본더는 단축운동을 하는 웨이퍼 익스팬더;와 상기 웨이퍼 익스팬더의 운동방향과 직교하는 방향으로 운동하는 이젝터;를 포함하고, 상기 웨이퍼 익스팬더와 상기 이젝터의 독립적인 운동을 합하여 픽업되는 다이의 위치를 결정함으로써 웨이퍼 익스팬더의 운동영역을 하나의 축방향으로 한정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 웨이퍼링을 일정한 간격을 두고 수납해서 엘리베이터에 의해 상하로 이동되는 웨이퍼 카세트;와 상기 웨이퍼 카세트에 적재되어 있는 웨이퍼를 이송하여 상기 웨이퍼 익스팬더에 안착하기 위한 트랜스퍼 기구;를 더 포함하는 것을 특 징으로 한다.

또한, 다이의 위치와 양부를 확인하기 위한 웨이퍼 카메라를 더 포함하고, 상기 이젝터와 웨이퍼 카메라는 상기 웨이퍼 익스팬더를 사이에 두고 서로 동일선 상에 위치되도록 서로 동기되어 운동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이젝터와 웨이퍼 카메라는 단축운동을 위한 동력을 제공하는 모터와; 상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 상기 이젝터와 웨이퍼 카메라 각각의 단축운동을 생성하는 볼스크류;와 상기 모터의 회전축 및 볼스크류에 연결되는 풀리;와 상기 각각의 풀리를 연결하는 벨트;를 포함하는 구동유닛에 의해 서로 동기되어 운동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 웨이퍼 카세트의 수납구측에는 상기 트랜스퍼 기구에 의해 일정 거리 이송된 웨이퍼링을 웨이퍼 익스팬더나 웨이퍼 카세트 쪽으로 연이어 이송함으로써 상기 트랜스퍼 기구의 이동영역을 단축시키는 롤링 장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트랜스퍼 기구는 웨이퍼 카세트 또는 웨이퍼 익스팬더로부터 웨이퍼링을 인출하거나 상기 롤링 장치에 의해 이송된 웨이퍼링을 웨이퍼 익스팬더 또는 웨이퍼 카세트 쪽으로 밀어 넣기 위해 상호 방향을 달리하여 장착되는 적어도 두 개의 집게를 구비하는 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트랜스퍼 기구는 웨이퍼링이 상기 롤링 장치에 의해 이송될 때 이송되는 상기 그립퍼가 웨이퍼링과 간섭되지 않도록 상기 그립퍼의 위치를 변경하는 실린더를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 다이 본딩 방법은 일정한 간격을 두고 적재되어 있는 웨이퍼링을 트랜스퍼 기구가 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 익스팬더로 이송하는 웨이퍼 로딩공정;과 다이의 픽업을 위하여 웨이퍼링이 안착되어 있는 상기 웨이퍼 익스팬더가 단축운동하고, 상기 웨이퍼 익스팬더의 운동방향과 직교하는 방향으로 이젝터가 단축운동하는 단축운동 공정;과 위치 결정된 다이를 픽업하여 리드프레임에 본딩하는 본딩 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 웨이퍼 로딩공정은 상기 트랜스퍼 기구에 장착되어 있는 그립퍼의 일측의 집게가 상기 웨이퍼링을 집어 상기 웨이퍼 카세트의 수납구 측에 있는 롤링 장치 쪽으로 이송하는 그립핑(gripping) 공정;과 이와 같이 이송된 웨이퍼링을 상기 롤링 장치가 웨이퍼 익스팬더 쪽으로 이송하는 롤링 공정;과 상기 트랜스퍼 기구에 장착되어 있는 그립퍼의 타측의 집게가 상기 롤링 이송된 웨이퍼링을 상기 웨이퍼 익스팬더로 밀어 넣는 푸싱(pushing) 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그립핑 공정과 롤링 공정의 사이 및 롤링 공정과 푸싱 공정의 상이에는 상기 그립퍼가 이송중인 웨이퍼링과 간섭되지 않도록 상기 그립퍼를 승강 또는 하강시키는 공정이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 다이 본더를 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다이 본더를 나타낸 정면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다이 본더는 리드프레임의 흐름과 관련된 리드프레임 이동부와, 웨이퍼의 로딩과 언로딩 및 픽업되는 다이의 위치를 결정하기 위한 웨이퍼의 운동과 관련된 웨이퍼 이동부, 그리고 웨이퍼에서 다이를 픽업하여 리드프레임 위에 부착하는 다이 어태치(Die Attach)와 관련된 다이 이동부를 포함한다.

리드프레임 이동부는 리드프레임(11)이 탑재되어 이송되는 인덱스 레일(10)과, 인덱스 레일(10)을 사이에 두고 한쪽 끝에 마련되어 인덱스 레일(10)로 공급될 리드프레임(11)들을 적재하는 리드프레임 공급함(12)과, 인덱스 레일의 다른 쪽 끝에 마련되어 다이 본딩 공정이 완료된 리드프레임들이 적재되는 리드프레임 수납함(13)을 구비하여 장치의 후면부쪽에 위치한다. 리드프레임(11)은 리드프레임 공급함(12)으로부터 인덱스 레일(10)로 로딩된 후 인덱스 레일(10)을 따라 이동하며 다이가 부착되고, 다이 본딩 공정이 완료된 리드프레임들은 인덱스 레일(10)에서 리드프레임 수납함(13)으로 적재된다.

웨이퍼 이동부는 웨이퍼링(21)을 일정한 간격을 두고 상하로 수납하는 웨이퍼 카세트(20)와, 웨이퍼링(21)이 안착되어 다이의 픽업을 위한 운동을 수행하는 웨이퍼 익스팬더(30)와, 웨이퍼 카세트(20)에 적재되어 있는 웨이퍼링(21)을 이송하여 웨이퍼 익스팬더(30)에 안착시키기 위한 트랜스퍼 기구(40)와, 웨이퍼 카세트(20)와 웨이퍼 익스팬더(30) 사이에 위치하여 그 위에 놓여진 웨이퍼링(21)을 웨이퍼 익스팬더(30) 쪽으로 이송하는 롤링 장치(50)를 포함한다. 본 실시예는 두 개의 웨이퍼를 가지고 다이 본딩 공정을 수행할 수 있도록 두 개의 웨이퍼 이동부를 구비하고 있는데, 상기 웨이퍼 카세트(20), 롤링 장치(50) 및 웨이퍼 익스팬더(30)는 Y축방향으로 일렬로 배치되어 웨이퍼 이동부의 전체적인 구조는 종적인 구조를 가지므로 좌우방향으로 장비의 크기를 크게 축소할 수 있다. 각 웨이퍼 이동부의 주요 구조는 서로 동일하므로 이하에서는 편의상 하나의 웨이퍼 이동부에 대해 설명한다.

상기 웨이퍼 카세트(20)는 웨이퍼링(21)을 적당한 간격을 두고 상하로 적재하고 있으며, 두 개의 웨이퍼 카세트(20) 사이에 마련되어 있는 엘리베이터(23)에 의해 상하로 이동된다. 이 때 웨이퍼 카세트(20)는 아래에서 설명할 웨이퍼 익스팬더(30)의 단축운동을 방해하지 않기 위해서 웨이퍼링(21)을 공급할 때는 제외하고는 항상 웨이퍼 익스팬더(30)보다 아래쪽에 위치되도록 한다. 한편, 적재되어 있는 웨이퍼링(21)에는 웨이퍼 시트의 외주부가 부착되어 있고, 웨이퍼 시트에는 종횡으로 분할된 다이(22a)로 이루어진 웨이퍼(22)가 점착되어 있다.

상기 웨이퍼 익스팬더(30)는 다이들을 포함하고 있는 웨이퍼(22)가 제공될 수 있도록 상기 웨이퍼 카세트(20)의 수납구측에 위치한다. 웨이퍼 익스팬더(30)는 전후방향 즉, Y축 방향의 단축운동이 가능하도록 그 저부에 설치된 직선운동유닛(31) 위에 장착되어 있다. 직선운동유닛(31)은 직선운동을 위한 구동력을 제공하는 모터와, 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 볼스크류와, 정밀한 직선운동을 안내하는 가이드를 포함하여 구성된다. 웨이퍼 익스팬더(30)가 웨이퍼 카세트(20)에서 웨이퍼(22)를 공급받을 때에는 웨이퍼 카세트(20)의 수납구에 인접하도록 직 선운동유닛(31)에 의해 이동되며, 다이의 픽업을 위해 웨이퍼를 이동시킬 때에는 직선운동유닛(31)에 의해 도 2에 표시된 웨이퍼 운동영역(32)의 범위 내에서 Y축 방향의 위치 이동이 제어된다. 이 때 웨이퍼 운동영역(32)은 웨이퍼 익스팬더(30)의 후방에 위치하는 인덱스 레일(10) 또는 웨이퍼 익스팬더(30)의 전방에 위치하는 웨이퍼 카세트(20)의 영역과 겹칠 수 있는데, 본 실시예는 전후방향으로 장비의 크기가 커지는 것을 방지하기 위해 웨이퍼 익스팬더(30)가 인덱스 레일(10)의 아래쪽으로 들어갈 수 있도록 하는 한편, 웨이퍼링(21)를 공급할 때를 제외하고는 웨이퍼 카세트(20)가 항상 웨이퍼 익스팬더(30)의 아래에 위치하도록 하여 공간을 효율적으로 활용하고 있다.

한편, 픽업될 다이의 위치를 결정하기 위해서는 웨이퍼 익스팬더(30)의 X축 방향 운동이 요구되지만, 본 발명에서는 위와 같이 웨이퍼 익스팬더(30)의 운동을 Y축 방향의 단축운동으로 한정하여 X축 방향, 즉 좌우방향의 장비의 크기를 축소할 수 있도록 하였다. 대신에 아래에서 설명할 이젝터(60) 및 웨이퍼 카메라(70)가 X축 방향의 운동을 담당하게 된다.

트랜스퍼 기구(40)는 Y축 방향의 운동을 생성하는 트랜스퍼 구동부(41)와, 웨이퍼 로딩과 언로딩 시에 웨이퍼링(21)을 집을 수 있도록 설계된 그립퍼(42)와, 상기 트랜스퍼 구동부(41)와 그립퍼(42)를 연결하는 트랜스퍼 암(43)을 포함하고, 각 웨이퍼 이동부의 사이에 위치한다.

트랜스퍼 구동부(41)는 구동력을 생성하는 모터와, 모터에 의한 회전운동을 직선운동으로 전환하기 위한 풀리 및 벨트와, 트랜스퍼 암(43)의 직선운동을 안내 하기 위한 가이드를 구비한다. 상기 트랜스퍼 구동부(41)에는 각각의 웨이퍼 이동부 쪽으로 뻗어 있는 트랜스퍼 암(43)이 연결되어 있어서, 트랜스퍼 구동부(41)에서 생성된 직선운동을 그립퍼(42)에 전달한다.

도 4는 본 발명에 따른 트랜스퍼 기구에서 트랜스퍼 암과 그립퍼를 확대하여 나타낸 정면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 암(43)의 말단에는 아래에서 설명할 롤링 장치(50)에 의해 웨이퍼링이 이송될 때 그립퍼(42)가 웨이퍼링과 간섭되지 않도록 그립퍼(42)를 상하방향(Z축 방향)으로 이동시킬 수 있는 실린더(43a)가 장착되어 있다. 또 실린더(43a)에는 웨이퍼링의 처킹(chucking) 수단으로서 집게(42a)를 포함하는 그립퍼(42)가 연결되어 있는데, 상기 그립퍼(42)의 집게(42a)는 웨이퍼의 로딩 또는 언로딩 시에 웨이퍼링을 집을 수 있도록 양방향 즉, 웨이퍼 카세트(20)와 웨이퍼 익스팬더(30) 쪽으로 각각 하나씩 형성되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 롤링 장치(50)는 트랜스퍼 기구(40)에 의해 일정거리 이송된 웨이퍼링(21)을 웨이퍼 익스팬더(30)나 웨이퍼 카세트(20) 쪽으로 연이어 이송할 수 있도록 웨이퍼 카세트(20)와 웨이퍼 익스팬더(30)의 사이에 장착된다. 롤링 장치(50)는 두 개의 롤링벨트(51)와, 롤링벨트를 걸어서 롤링벨트(51)를 무한 회전시키기 위한 풀리와, 롤링벨트(51)를 구동하기 위한 모터(52)를 포함한다. 또 상기 롤링 장치(50)는 공정에 사용되는 웨이퍼의 크기에 따라 롤링벨트(51)사이의 폭을 변경할 수 있도록 하는 벨트거리 변경수단(53)을 구비한다. 벨트거리 변경수단(53)은 롤링벨트의 이동을 위한 구동력을 제공하는 실린더와 롤링벨트의 이동을 안내하는 가이드를 포함하여 구성된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다이 이동부는 웨이퍼 익스팬더(30)에 안착되어 있는 웨이퍼(22)로부터 각 다이(22a)를 분리시키기 위한 이젝터(60)와, 웨이퍼 상측에 설치되어 다이위치확인 및 다이의 양부를 확인하는 웨이퍼 카메라(70)와, 이젝터(60)에 의해 웨이퍼로부터 분리된 다이를 이송하여 리드프레임에 부착하기 위한 픽업이송장치(미도시)를 포함한다.

종래에는 다이 픽업 시에 웨이퍼 익스팬더가 고정되어 있는 이젝터를 중심으로 평면운동을 하면서 픽업될 다이의 위치를 결정한 후 이젝터에 설치된 이젝터 핀이 다이의 배면을 밀어 다이를 분리시켰으나, 본 발명에서는 웨이퍼 익스팬더(30)가 Y축 방향으로 단축운동만을 하고 X축 방향의 운동은 이젝터(60)가 담당하여 웨이퍼 익스팬더(30)와 이젝터(60)의 개별적인 운동을 합하는 것에 의해 픽업될 다이의 위치를 결정한다. 또한 이젝터(60)의 운동에 따라 웨이퍼 카메라(70)도 함께 이동하며 다이의 위치 및 양부를 확인할 수 있도록 하나의 구동유닛에 의해 이젝터(60)와 웨이퍼 카메라(70)가 동기되어 운동하도록 한다. 이와 같이 웨이퍼 익스팬더의 평면운동을 웨이퍼 익스팬더(30)의 단축운동과 이젝터(60) 및 웨이퍼 카메라(70)의 단축운동으로 분리함으로써 웨이퍼 익스팬더(30)의 이동영역을 한 방향으로 한정할 수 있으므로 웨이퍼 이동부가 두 개가 있는 경우라도 장비의 전체적인 크기를 크게 축소할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 다이 본더에서 이젝터와 웨이퍼 카메라 및 구동유닛을 나타낸 정면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구동유닛(80)은 구동을 위한 동력을 제공하는 모터(81)와, 이젝터(60)와 웨이퍼 카메라(70) 각각의 X축 방향 운동을 생성하는 X축 운동부(82)와, 모터(81)의 회전축 및 X축 운동부(82)에 각각 연결되는 풀리(83)와, 각각의 풀리(83)를 연결하는 구동유닛벨트(84)를 구비한다.

이젝터(60) 및 웨이퍼 카메라(70)는 웨이퍼 익스팬더(30)의 상하부에 각각 X축 방향으로 마련된 X축 운동부(82)에 결합되는데, X축 운동부(82)는 모터(81)의 회전운동을 직선운동을 전환하는 볼스크류(82a)와, 볼스크류(82a) 끼워져서 볼스크류가 회전함에 따라 왕복운동을 하고 이젝터(60) 또는 웨이퍼 카메라(70)에 연결되는 너트(82b)와, 너트(82b)의 직선운동을 안내하는 가이드(82c)를 포함한다. 볼스크류(82b)의 일측에는 모터(81)의 회전력을 전달받기 위한 풀리(83)가 결합되어 있는데, 모터의 회전축에 결합되어 있는 풀리(83)와 볼스크류에 결합되어 있는 풀리(83)는 구동유닛벨트(84)에 의해 서로 연결되어 모터(81)가 회전함에 따라 X축 운동부(82)에서 이젝터(60)와 웨이퍼 카메라(70)의 단축운동이 생성된다.

다음은 위와 같은 구성의 본 발명에 따른 다이 본더의 동작을 도 2 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6a 내지 도6c는 웨이퍼 로딩 공정에서 각각 그립핑 공정, 롤링 공정 및 푸싱 공정을 설명하는 평면도이다.

공정이 시작되면, 리드프레임 공급함(12)에 있는 리드프레임(11)들은 하나씩 인덱스 레일(10)에 공급되고, 인덱스 레일(10)로 배출된 리드프레임(11)은 프레임 그립퍼(42)에 의해 작업 위치로 이송된다. 리드프레임(11)이 인덱스 레일(10)에 로딩되면 액상 접착제 도포장치(미도시) 또는 접착 테이프 부착장치(미도시)에 의해 액상 접착제 또는 접착 테이프가 리드프레임(11)의 접착영역에 도포되거나 부착된 다.

한편, 웨이퍼 로딩을 위해 엘리베이터(23)가 웨이퍼 카세트(20)를 승강하여 트랜스퍼 기구(40)에 의해 취출될 웨이퍼링(21)의 위치를 결정한다. 그러면 트랜프퍼 기구(40)의 그립퍼(42)는 웨이퍼 카세트(20) 쪽에 있는 집게(42a)를 이용하여 웨이퍼링(21)을 그립(grip)하고, 트랜스퍼 기구(40)의 트랜스퍼 구동부(41)로부터 제공되는 직선구동력을 트랜스퍼 암(43)을 통해 전달받아 웨이퍼링(21)을 롤링 장치(50)로 이송한다(그립핑 공정). 그 후 트랜스퍼 기구(40)는 트랜스퍼 암(43)에 장착되어 있는 실린더(43a)를 이용하여 그립퍼(42)를 위로 올리고, 롤링 장치(50)는 롤링벨트(51) 위의 웨이퍼링(21)을 일정 거리만큼 이송한다(롤링 공정). 이와 같이 롤링 장치(50)에 의한 롤링 이송이 완료되면 다시 그립퍼(42)가 하강하여 웨이퍼 익스팬더(30) 쪽에 있는 집게(42a)를 이용해서 웨이퍼링(21)을 웨이퍼 익스팬더(30)로 밀어 넣음으로써(푸싱 공정) 웨이퍼 로딩작업이 완료된다. 이와 같이 그립핑 공정, 롤링 공정 및 푸싱공정에 의해 웨이퍼 로딩을 하게 되면, 트랜스퍼 기구(40)가 최소화된 트랜스퍼 이동영역(44)을 가지고 효과적으로 작업을 수행할 수 있게 된다.

이와 같이 웨이퍼링(21)이 웨이퍼 익스팬더(30)에 안착되면 웨이퍼 카메라(70)에 의해 양호한 것으로 판정된 다이의 위치가 인식되고, 픽업될 다이의 배면에 이젝터(60)가 위치하도록 웨이퍼 익스팬더(30), 이젝터(60) 및 웨이퍼 카메라(70)가 이동한다. 이 때 웨이퍼 익스팬더(30)는 Y축 방향의 이동을 담당하며, 이젝터(60)와 웨이퍼 카메라(70)는 X축 방향의 이동을 담당한다. 웨이퍼 익스팬더(30), 이젝터 및 웨이퍼 카메라(70)의 이동에 의해 픽업될 다이의 위치 정렬이 완료되면, 웨이퍼(22)에서 하나의 다이(22a)가 픽업이송장치(미도시)에 의해 흡착되어 리드프레임(11)의 접착영역에 부착된다. 이와 같은 작업은 하나의 리드프레임(11)에 대하여 순차적으로 진행되고 다이의 부착이 완료된 리드프레임(11)은 리드프레임 수납함(13)에 적재된다.

한편, 웨이퍼링(21)을 웨이퍼 익스팬더(30)에서 웨이퍼 카세트(20)로 옮기는 웨이퍼 언로딩은 웨이퍼링(21)의 이동방향만 다를 뿐 위에서 설명한 웨이퍼 로딩과 같이 그립핑 공정, 롤링공정 및 푸싱공정을 통해 진행된다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 한 대의 장비에서 두 개의 웨이퍼로 작업을 하는 경우 단축운동을 하는 웨이퍼 익스팬더에 의해 다이 픽업공정을 효과적으로 수행할 수 있도록 함으로써 한 개의 웨이퍼로 작업을 하는 기존의 장비를 단순히 두 개 합쳐 놓은 것에 비해 장비의 크기를 크게 축소하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 웨이퍼 로딩 시에 그립핑 공정, 롤링 공정, 푸싱 공정을 사용하여 트랜스퍼 기구가 작은 공간에서도 웨이퍼를 웨이퍼 익스팬더에 공급할 수 있으므로 역시 장비의 크기를 줄여 공간적 이익을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한 장비의 크기가 축소됨에 따라 장비의 제작을 위한 부품비용 등에서 경제적 이익을 얻을 수 있으며, 공정거리 단축을 통해 공정에 소요되는 시간을 절약할 수 있으므로 시간적인 측면에서도 이익을 얻을 수 있는 효과가 있다,

또한 본 발명은 위와 같이 공간적, 경제적, 시간적 이익을 가지는 한 대의 다이 본더에서 두 개의 웨이퍼로 다이본딩 공정을 수행할 수 있으므로 서로 다른 종류의 다이를 적층할 경우에도 기존보다 MCP(Multi-Chip Package) 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims

웨이퍼가 안착되어 다이의 픽업을 위한 단축운동을 수행하는 웨이퍼 익스팬더;와

상기 웨이퍼 익스팬더의 운동방향과 직교하는 방향으로 운동하는 이젝터;를

포함하고, 상기 웨이퍼 익스팬더와 상기 이젝터의 독립적인 운동을 합하여 상기 이젝터가 픽업될 다이의 위치로 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
제1항에 있어서, 웨이퍼링을 일정한 간격을 두고 수납하여 엘리베이터에 의해 상하로 이동되는 웨이퍼 카세트;와 상기 웨이퍼 카세트에 적재되어 있는 웨이퍼링을 이송하여 상기 웨이퍼 익스팬더에 안착하기 위한 트랜스퍼 기구;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 다이의 위치와 양부를 확인하기 위한 웨이퍼 카메라를 더 포함하고, 상기 이젝터와 웨이퍼 카메라는 하나의 구동유닛에 의해 서로 동기되어 운동하는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
제3항에 있어서, 상기 구동유닛은 구동을 위한 동력을 제공하는 모터;와 상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 상기 이젝터 및 웨이퍼 카메라 각각 의 단축운동을 생성하는 볼스크류;와 상기 모터의 회전축 및 볼스크류에 연결되는 풀리;와 상기 각각의 풀리를 연결하는 벨트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
제2항에 있어서, 상기 웨이퍼 카세트와 웨이퍼 익스팬더의 사이에는 상기 트랜스퍼 기구에 의해 일정거리 이송된 웨이퍼링을 웨이퍼 익스팬더나 웨이퍼 카세트 쪽으로 연이어 이송함으로써 상기 트랜스퍼 기구의 이동영역을 단축시키는 롤링 장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
제5항에 있어서, 상기 트랜스퍼 기구는 웨이퍼 카세트 또는 웨이퍼 익스팬더로부터 웨이퍼링을 인출하거나 상기 롤링 장치에 의해 이송된 웨이퍼링을 웨이퍼 익스팬더 또는 웨이퍼 카세트 쪽으로 밀어 넣기 위해 상호 방향을 달리하여 장착되는 적어도 두 개의 집게를 구비하는 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
제6항에 있어서, 상기 트랜스퍼 기구는 웨이퍼링이 상기 롤링 장치에 의해 이송될 때 상기 그립퍼가 이송되는 웨이퍼링과 간섭되지 않도록 위치변경하기 위하여 상기 그립퍼를 승강 또는 하강시키는 실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
일정한 간격을 두고 적재되어 있는 웨이퍼링을 트랜스퍼 기구가 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 익스팬더로 이송하는 웨이퍼 로딩공정과;

다이의 픽업을 위하여 웨이퍼링이 안착되어 있는 웨이퍼 익스팬더가 단축운동하고, 웨이퍼 익스팬더의 운동방향과 직교하는 방향으로 이젝터가 단축운동하는 단축운동 공정;과

다이를 픽업하여 리드프레임에 본딩하는 본딩 공정;을

포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
제8항에 있어서, 상기 웨이퍼 로딩공정은 상기 트랜스퍼 기구에 장착되어 있는 그립퍼의 일측의 집게가 웨이퍼링을 집어 상기 웨이퍼 카세트와 웨이퍼 익스팬더 사이에 위치하는 롤링 장치 쪽으로 이송하는 그립핑(gripping) 공정;과

이송된 웨이퍼링을 상기 롤링 장치가 상기 웨이퍼 익스팬더 쪽으로 이송하는 이송하는 롤링(rolling) 공정;과

상기 트랜스퍼 기구에 장착되어 있는 그립퍼의 타측의 집게가 롤링 이송된 웨이퍼링을 상기 웨이퍼 익스팬더로 밀어 넣은 푸싱(pushing) 공정;을

포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
제9항에 있어서, 상기 그립핑 공정과 롤링 공정의 사이 및 롤링 공정과 푸싱 공정의 사이에는 상기 그립퍼가 이송중인 웨이퍼링과 간섭되지 않도록 상기 그립퍼를 승강 또는 하강시키는 공정이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.