KR20070011901A

KR20070011901A - 반도체 칩 본딩장치용 프레스

Info

Publication number: KR20070011901A
Application number: KR1020050066575A
Authority: KR
Inventors: 송재연
Original assignee: 주식회사 쎄크
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-01-25
Also published as: KR100691334B1

Abstract

본 발명은 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 관한 것으로, 베드 상에 지주프레임이 입설되고 그 상부에 고정된 상부프레임과, 그 상부프레임으로부터 연직 하방향으로 형성된 가이드바아를 따라 승강 가능하도록 그 하단부에 설치된 하부프레임과, 상기 상·하부프레임의 마주보는 대향면 상에 각각 고정 설치된 상·하부금형과, 상기 하부금형을 승강 구동시켜주는 액츄에이터와, 인쇄회로기판을 파지함과 아울러 상기 하부금형과 연동되어 승강할 수 있도록 상기 상·하부금형 사이에 설치된 기판 로딩부와, 상기 하부금형과 기판 로딩부가 동시 승강되도록 연계시켜주는 연동수단이 구비된 구성에 있어서, 상기 금형의 가공면에는, 내측으로 걸림턱을 갖는 다수의 관통공이 전체 표면에 걸쳐 형성되고, 상기 각 관통공을 통해 상기 가공면의 외부로 탄성 지지되어 돌출되는 다수의 접촉부재가 결합되어 이루어진 자동중심조절수단이 구비된 것을 특징으로 하는 것으로서, 이러한 구조에 의하면, 인쇄회로기판의 양면에 부착되는 반도체 칩의 본압공정처리에 있어서 상·하부금형 내에 완충작용을 하는 자동중심조절수단을 구비함으로써 상·하부금형간 편압 또는 과압 발생에 의한 반도체 칩의 손상을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

반도체칩 본딩장치, 본압공정, 칩 보호용 테잎, 자동중심조절수단, 평탄유지

Description

반도체 칩 본딩장치용 프레스{Press for semiconductor chip bonding apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스의 구조를 부분적으로 단면 처리하여 도시한 개략적인 정면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 대한 가압 작동원리를 설명하기 위하여 그 주요부를 부분 확대하여 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 적용되는 기판 로딩부의 구조를 도시한 부분사시도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

T ; 칩 보호용 테잎 10 ; 기판

11 ; 반도체 칩 20 ; 자동중심조절수단

21 ; 접촉부재 21a ; 플랜지부

22 ; 완충스프링 23 ; 가이드부재

24 ; 스페이서 25 ; 관통공

25a ; 걸림턱 26 ; 지지볼

100 ; 상부프레임 101 ; 베드

102 ; 지주프레임 110 ; 상부금형

111 ; 가이드바아 112 ; 볼부시

113 ; 복원스프링 120 ; 하부금형

121 ; 하부프레임 122 ; 슬리브

130 ; 승강용 액츄에이터 140 ; 기판 로딩부

141 ; 기판지지플레이트 142 ; 기판수용공간부

143 ; 기판수용홈 144 ; 슬라이드바아

145 ; 복원스프링 146 ; 핀로울러

150 ; 연동수단 151 ; 제1링크아암

152 ; 제2링크아암 153 ; 회동축

154 ; 회전로울러

본 발명은 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판의 양면에 부착되는 접착필름의 예압을 통해 가본딩된 반도체 칩을 본압공정에 의해 최종적으로 본딩함에 있어서 상·하부금형의 열변형 여부에 관계없이 각 반도체 칩이 개별적으로 자동 중심 조절기능을 가질 수 있게 함으로써 마주보는 가공면간 사방측 간극편차에 의한 불 균일한 가압 환경 하에서도 각 반도체 칩의 손상을 방 지할 수 있게 한 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 관한 것이다.

최근의 전자기기는 이미 오래 전부터 소형화와 박형화 및 경량화는 물론, 고성능화와 다기능화에 대한 요구가 지속되고 있는 추세이다. 이에 따라, 전자부품의 칩화 및 모듈화도 가속화되고 있으며, 특히 반도체 칩의 경우에는 미세 피치(Fine Pitch)화와 고집적 및 고밀도화 된 실장기술이 급진전되고 있다. 예컨대, 휴대폰과 같은 전자제품이 소형경량화 되면서 반도체 칩이 실장될 공간은 더욱 줄어들고, 제품은 더욱 다기능화, 고성능화되기 때문에, 이를 뒷받침해줄 반도체 칩의 실장수량은 보다 늘어나는 추세이다. 이러한 추세에 부응할 수 있도록 베어 칩(Bare Chip)을 기판에 직접 접착하는 플립 칩(Flip Chip) 실장기술의 상용화가 보편화되고 있으며, 최근에 이르러 플립 칩 실장기술은 자동차, 컴퓨터, 통신기기, 네트워크기기, 각종 가전제품 등에 유효하게 응용되고 있다.

일반적으로, 플립 칩 실장기술에서는, 인쇄회로기판에 이방전도성 필름(ACF) 또는 비전도성 필름(NCF)을 부착하고 그 필름에 반도체 칩을 픽업하여 위치 결정시키는 예압공정과, 최종적으로 가압하여 본딩시켜주는 본압공정을 통해, 플립 칩의 기판 실장이 이루어진다. 이와 같은 반도체 칩 본딩과정에서는 정확한 위치결정 등과 같은 고 정밀도 및 고 효율성을 충족시키는 고성능장비의 개발이 필수적으로 요구된다.

이러한 요구에 따라, 본 발명의 출원인은 2004년에, 인쇄회로기판의 일면에 대해서만 반도체 칩 본딩 작업이 이루어졌던 종전의 방식으로부터 탈피하여 인쇄회로기판의 양면에 대해 반도체 칩을 본딩하여 실장할 수 있도록 함으로써, 극미세화 되는 회로패턴의 인쇄회로기판에 초소형 칩 부품을 본딩하여 실장하는 고 효율성을 갖는 반도체 칩 본딩장치를 제안한 바 있다.

그러나, 본 발명의 출원인에 의한 상기 반도체 칩 본딩장치는, 그 본압공정에 투입되는 상부금형과 하부금형 등으로 이루어진 프레스의 구조에 있어서, 상기 상·하부금형에 250℃ 이상의 고온이 작용함에 따라 상기 금형 자체에 이상 변형이 발생할 수 있고, 이는 반도체 칩의 본압공정시 상기 금형이 정밀한 평탄성을 유지할 수 없는 원인으로 작용할 수 있게 되는 바, 이러한 본압공정시 금형의 이상 변형은 기판상의 다수의 반도체 칩에 각기 다른 불 균일한 가압 환경을 제공할 수 있는 주 요인으로 작용하여 제품 불량을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

즉, 상·하부금형의 열변형에 의해 그 마주보는 가공면의 사방측 간에 간극편차가 형성됨에 따라 각 반도체 칩의 가압 상태가 불 균일하게 형성될 수 있고, 이러한 가압 환경에 따른 편압(偏壓) 또는 과압(過壓) 발생시 이를 완충 또는 감쇠시킬 수 있는 마땅한 조절수단이 마련되어 있지 못하여 공정 중인 반도체 칩에 필요 이상의 무리한 힘이 전달될 수 있게 됨으로써 제품의 불량이나 손상을 초래할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은, 인쇄회로기판의 양면에 부착되는 접착필름의 예압을 통해 가본딩된 반도체 칩을 본압공정에 의해 최종적으로 본딩함에 있어서 상·하부금형의 열변형 여부에 관계없이 각 반도체 칩이 개별적으로 자동 중심 조절기능을 가질 수 있게 함 으로써 마주보는 가공면간 사방측 간극편차에 의한 불 균일한 가압 환경 하에서도 각 반도체 칩의 손상을 방지할 수 있도록 된 반도체 칩 본딩장치용 프레스를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스는, 베드 상에 다수의 지주프레임이 입설되고 그 상부에 고정된 상부프레임과, 상기 상부프레임으로부터 연직 하방향으로 형성된 다수의 가이드바아를 따라 승강 가능하도록 그 하단부에 설치된 하부프레임과, 상기 상·하부프레임의 마주보는 대향면 상에 각각 고정 설치된 상·하부금형과, 상기 하부금형을 승강 구동시켜주는 승강용 액츄에이터와, 인쇄회로기판을 파지함과 아울러 상기 하부금형과 연동되면서 승강할 수 있도록 상기 상·하부금형 사이에 이격 설치된 기판 로딩부와, 상기 하부금형과 기판 로딩부가 상호 유기적으로 승강되도록 이들을 연계시켜주는 연동수단이 구비된 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 있어서, 상기 상·하부금형 중 적어도 어느 한 쪽의 가공면에는, 반도체 칩의 본압공정시 상기 상·하부금형의 열변형 여부에 관계없이 각 반도체 칩이 개별적인 평탄성을 유지토록 조절됨에 따른 상기 상·하부금형의 마주보는 가공면간 사방측 간극편차에 의한 불 균일한 가압성향을 감쇠시킬 수 있도록 하기 위하여, 내측으로 걸림턱을 갖는 다수의 관통공이 전체 표면에 걸쳐 형성되고, 상기 걸림턱에 일단부가 걸려지며 그 타단부가 상기 각 관통공을 통해 상기 가공면의 외부로 탄성 지지되어 돌출되는 다수의 접촉부재가 상기 관통공 내에 결합되어 이루어진 자동중심조절수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접촉부재를 탄성 지지하는 관통공 내의 하부구조는, 완충스프링; 상기 완충스프링의 하부에서 이를 지지해주는 스페이서; 상기 완충스프링에 의해 상향 지지되며 상기 접촉부재의 하부 내측에 설치되어, 상기 접촉부재와 함께 작동되면서 상기 접촉부재가 안정적으로 승강할 수 있도록 안내해주는 가이드부재; 및 상기 접촉부재와 가이드부재 사이에 개재되어 상기 접촉부재가 사방으로 틸팅되지 않도록 선접촉 상태로 지지해주는 지지볼;을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스의 구조를 설명하기 위한 것으로, 도 1은 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스의 구조를 개략적으로 도시한 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스의 구조를 부분적으로 단면 처리하여 도시한 개략적인 정면도, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 대한 가압 작동원리를 설명하기 위하여 그 주요부를 부분 확대하여 도시한 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 적용되는 기판 로딩부(140)의 구조를 도시한 부분사시도를 각각 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 베드(101) 상의 각 모서리에 다수의 지주프레임(102)이 입설되고 그 상부에 고정된 평판 형태의 상부프레임(100)과, 상기 상부프레임(100)으로부터 연직 하방향으로 형성된 다수의 가이드바아(111)를 따라 승강 가능하도록 그 하단부에 설 치된 평판 형태의 하부프레임(121)과, 상기 상부프레임(100)의 저면에 가공면이 하향되도록 고정 설치된 상부금형(110)과, 상기 하부프레임(121)의 상면에 상기 상부금형(110)과 대향되도록 고정 설치된 하부금형(120)과, 상기 하부금형(120)을 승강 구동시켜주는 승강용 액츄에이터(130)와, 인쇄회로기판(10)을 파지하여 수용함과 아울러 상기 하부금형(120)과 연동되면서 승강할 수 있도록 상기 상·하부금형(110)(120) 사이에 이격 설치된 기판 로딩부(140)와, 상기 하부금형(120)과 기판 로딩부(140)가 상호 유기적으로 승강되도록 이들을 연계시켜주는 연동수단(150)을 포함한다.

이때, 상기 기판 로딩부(140)는 상기 상·하부금형(110)(120) 사이에서 항시 균등한 간격을 유지한 상태로 상기 하부금형(120)과 동반하여 승강 운동하게 된다. 따라서, 상기 하부금형(120)의 상승시 상기 기판 로딩부(140)에 수용된 인쇄회로기판(10)의 양면은 상기 상·하부금형(110)(120)의 각 가공면에 각각 동시에 접하여 가압되고, 이러한 상기 상·하부금형(110)(120)에 의한 본압공정이 수행됨으로써, 사전 예압공정을 통해 인쇄회로기판(10) 양면에 위치 결정된 반도체 칩(11)들이 상기 인쇄회로기판(10) 상에 최종 본딩되어 실장 완료되는 것이다.

상기 하부프레임(121)은 가이드바아(111)를 따라 그 외주면을 슬라이딩하여 승강 운동하게 되는데, 이때 상기 가이드바아(111)는 상기 하부프레임(121)을 안정적으로 안내하여 승강 운동을 수행케 한다. 상기 각 가이드바아(111)의 외주면에는 볼부시(112)와 같은 유동방지수단을 개재함으로써 상기 하부금형(120)의 승강시 좌우 유동이나 유격을 배제시켜 정밀한 직선상의 승강 운동이 가능하게 구현할 수 있 다. 도 2에서 미설명 부호 122는 상기 볼부시(112)와 결합되는 슬리브이다.

그리고, 상기 가이드바아(111)의 외주면과 볼부시(112)의 내주면 사이에는 상기 가이드바아(111)의 전체 길이에 걸쳐 복원스프링(113)이 설치됨으로써 상기 하부프레임(121)의 상승시 상기 복원스프링(113)이 압착되었다가 상기 하부프레임(121)의 하강시 보조적인 복원력을 제공한다.

한편, 상기 하부금형(120)은 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 주요구성인 자동중심조절수단(20)이 구비된다. 즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 자동중심조절수단(20)은, 내측으로 걸림턱(25a)을 갖는 다수의 관통공(25)이 상기 하부금형(120)의 상면 전체 표면에 걸쳐 등간격으로 형성되고, 상기 걸림턱(25a)에 걸려지는 플랜지부(21a)가 하부에 형성되고 그 상부가 상기 각 관통공(25)을 통해 상기 하부금형(120)의 상면쪽으로 탄성 지지되어 돌출되는 다수의 접촉부재(21)가 상기 관통공(25) 내에 결합된 구조를 이룬다.

상기 접촉부재(21)를 탄성 지지하는 관통공(25) 내의 하부구조는, 완충스프링(22)과, 상기 완충스프링(22)의 하부에서 이를 지지해주는 스페이서(24)와, 상기 완충스프링(22)에 의해 상향 지지되며 상기 접촉부재(21)의 하부 내측에 설치되어, 상기 접촉부재(21)와 함께 작동되면서 상기 접촉부재(21)가 안정적으로 승강할 수 있도록 안내해주는 가이드부재(23)와, 상기 접촉부재(21)와 가이드부재(23) 사이에 개재되어 상기 접촉부재(21)가 사방으로 틸팅(Tilting)되지 않도록 선접촉 상태로 지지해주는 지지볼(26)을 포함한다.

여기서, 상기 지지볼(26)과 접촉되는 상기 접촉부재(21)의 하부 내측면은, 그 중심으로부터 사방으로 소정 각도만큼 하향 경사진 경사면을 형성함으로써 상기 지지볼(26)에 의해 선접촉 상태로 접할 수 있도록 되어 있으며, 또한, 도면상에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 스페이서(24)는 그 저면이 일측으로 기울어진 경사면을 형성하되 이와 접촉될 수 있는 별도의 경사부재의 대응되는 경사면상에 얹혀진 구조를 이루고, 상기 경사부재의 외측으로는 상기 하부금형(120)의 측면에서 이를 수평방향으로 관통하는 조절나사와 나사결합되어 유사시 상기 조절나사의 정·역회전 조작에 의해 상기 스페이서(24)의 상하 고정위치를 미세 조절함으로써 상기 완충스프링(22)의 탄력을 임의로 조절할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 본 발명에 따른 자동중심조절수단(20)은, 인쇄회로기판(10)을 사이에 두고 상·하부금형(110)(120)의 가공면이 상기 인쇄회로기판(10)의 양면을 가압할 때, 상기 상·하부금형(110)(120)의 열변형 여부에 관계없이 각 반도체 칩(11)이 개별적인 평탄성을 유지토록 자동 조절할 수 있게 되고, 이러한 상기 상·하부금형(110)(120)의 마주보는 가공면간 사방측 간극편차에 의한 적정 본압 이상의 편압 또는 부분적 과압이 각 반도체 칩(11)에 부하될 수 있는 경우라 할지라도, 상기 상·하부금형(110)(120) 사이에서의 불 균일한 이상 압력에 대한 완충작용을 상기 자동중심조절수단(20)에 의해 안정적으로 감쇠시킬 수 있게 됨으로써 상기 본압 공정에서의 반도체 칩(11)의 손상을 최소화할 수 있게 된다.

참고적으로, 상기 도면에서는 상기 자동중심조절수단(20)이 하부금형(120)에 적용된 경우를 예시하고 있으나, 이러한 상기 자동중심조절수단(20)을 상부금형(110)에 적용하거나 또는 상·하부금형(110)(120) 모두에 대칭적으로 적용하는 것 도 물론 가능하다.

또한, 상기 승강용 액츄에이터(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 서보모우터를 구동원으로 가지고, 상기 서보모우터로부터 출력되는 동력을 상기 하부프레임(121)에 전달하도록 그 하부에 설치된 스크류잭을 포함하여 구성되는 것이 바람직하나 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 그 외에도 실린더와 같은 장치를 적용하는 것도 가능하다.

상기 기판 로딩부(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 몸체를 이루는 기판지지플레이트(141)의 중앙 일부를 소정 깊이만큼 요입 형성하여서 된 기판수용공간부(142)가 마련되고, 상기 기판수용공간부(142)의 양측면에는 상기 인쇄회로기판(10)의 양단을 삽입 수용할 수 있는 기판수용홈(143)이 형성된 구조를 가진다. 따라서, 상기 인쇄회로기판(10)이 예컨대 파지 기능을 구비한 로봇아암과 같은 별도의 기판이송장치(미도시) 등에 의해 상기 기판수용홈(143) 내로 슬라이딩 로딩됨에 따라, 상기 인쇄회로기판(10)의 양단부는 상기 기판수용홈(143) 내에서 안정적으로 지지되고 그 양면은 상기 기판수용공간부(142)를 통해 상·하방으로 각각 노출된 상태를 유지한다.

또한, 상기 기판지지플레이트(141)는 각 모서리부에 다수의 슬라이드바아(144)가 입설되고, 상기 슬라이드바아(144)는 안정적인 승강 운동이 가능하도록 그 상단부가 상기 상부프레임(100)을 관통하는 구조로 결합된다. 따라서, 상기 기판지지플레이트(141)의 승강시 상기 슬라이드바아(144)가 상기 상부프레임(100)의 관통공에 제한된 상태로 상기 기판지지플레이트(141)를 안내하여 안정적인 승강 운동이 가능하게 된다.

그리고, 상기 슬라이드바아(144)의 외주면에는 그 전체 길이에 걸쳐 복원스프링(145)이 설치됨으로써 상기 기판지지플레이트(141)의 상승시 상기 복원스프링(145)이 압착되었다가 상기 기판지지플레이트(141)의 하강시 보조적인 복원력을 제공한다. 도 4에서 미설명 부호 146은 상기 기판지지플레이트(141)에 의해 지지된 인쇄회로기판(10)의 양면에 접촉되는 칩 보호용 테잎(T)을 안내해주는 핀로울러이다.

상기 칩 보호용 테잎(T)은, 상기 상·하부금형(110)(120)의 각 가공면에 반도체 칩(11) 등의 부품 표면이 직접 접촉되는 것을 차단시켜 이를 보호하기 위한 것으로서, 상기 상부금형(110) 저면 및 기판지지플레이트(141) 상면 사이와, 상기 하부금형(120) 상면 및 기판지지플레이트(141) 저면 사이에 연속적으로 공급되도록 설치된다. 상기 칩 보호용 테잎(T)은 상기 기판지지플레이트(141)의 승강시 이와 연동하여 상기 기판지지플레이트(141)의 상면과 저면에 대해 각각 일정 간격만큼 이격된 상태를 유지하도록 현수되며, 이의 공급장치에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 연동수단(150)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상·하부 프레임(100)(121)의 마주보는 각 모서리부에 각각 일단이 회동 가능한 상태로 결합되어 대칭적으로 배치되도록 설치된 4조의 제1링크아암(151)과 제2링크아암(152)과, 상기 각 조의 제1 및 제2 링크아암(151)(152)의 각 타단을 동축상으로 결합시켜 힌지축의 역할을 수행함과 아울러 상기 기판지지플레이트(141)가 탑재되도록 지지해 주는 한 쌍의 회동축(153)을 포함한다.

상기 한 쌍의 회동축(153)에는 각각 상기 기판지지플레이트(141)의 저면과 접촉하여 회전하는 복수의 회전로울러(154)가 설치되고, 상기 회전로울러(154)는 상기 기판지지플레이트(141)의 승강시 그 저면을 따라 이동하면서 회전하게 된다. 따라서, 상기 각 조의 제1 및 제2 링크아암(151)(152)은 상기 하부프레임(121)의 승강시 이와 연동하여 대칭적인 절첩 운동을 하게 되고, 이때 상기 회동축(153)은 상기 하부프레임(121)의 이동방향에 대하여 사선방향으로 이동하게 되며, 상기 기판지지플레이트(141)는 상기 회동축(153)에 설치된 회전로울러(154)가 저면을 따라 회전 이동함으로써 상기 회동축(153)의 수평방향에 대한 구동력 전달이 배제된 상태에서 상기 회동축(153)의 수직방향에 대한 구동력만 전달받게 되어 승강 운동하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 구조를 이루는 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치용 프레스의 작동을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 인쇄회로기판(10)은 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 그 양면에 각각 회로패턴(미도시)이 형성되어 있고, 그 회로패턴 상에는 이방도전성 또는 비전도성 필름(미도시)이 부착되어 있으며, 상기 필름 상에는 예압공정에 의해 반도체 칩(11)이 위치 결정(Pick and Place)된 상태로만 가본딩되어 있다.

이러한 인쇄회로기판(10)을, 예컨대, 오퍼레이터의 수작업이나 파지 기능을 갖는 로봇아암 등과 같은 별도의 기판이송장치(미도시)에 의해 상기 기판지지플레이트(141)의 기판수용공간부(142) 양측면에 형성된 기판수용홈(143)으로 슬라이딩 로딩시킨다. 이와 같은 로딩동작에 따라 상기 인쇄회로기판(10)의 양단부는 상기 기판수용홈(143)에 안착되어 그 양면이 각각 상방과 하방으로 노출된 상태로 지지된다.

이때, 예를 들어 전하결합소자 카메라(CCD Camera) 등의 비젼시스템(미도시)이나 광학센서 등의 비접촉식 센서(미도시) 또는 리밋스위치 등의 접촉식 센서(미도시)에 의해 상기 인쇄회로기판(10)의 로딩상태를 감지하여 그 결과를 메인컨트롤러(미도시)에 신호로 송출하게 된다.

계속해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 메인컨트롤러로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 승강용 액츄에이터(130)가 상기 하부프레임(121)을 상승하도록 구동시키고, 이와 동시에 상기 하부금형(120)도 연동하여 동반 상승하게 된다. 이때, 상기 하부프레임(121)과 하부금형(120)은 각각 상기 가이드바아(111)와 상기 슬라이드바아(144)에 의해 안내되어 상승하게 된다. 이로써, 상기 하부프레임(121)과 하부금형(120)은 각각 좌우 유동이나 유격이 배제된 상태에서 정밀한 직선상의 상승운동을 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기 하부프레임(121)과 하부금형(120)의 상승시 상기 연동수단(150)에 의해 상기 기판지지플레이트(141)도 연동하여 동반 상승한다. 즉, 상기 하부프레임(121)의 상승시 상기 각 조의 제1 및 제2 링크아암(151)(152)의 이격단부가 서로 근접하면서 대칭적으로 절첩된다. 이때, 상기 제1 및 제2 링크아암(151)(152)의 결합단에 구비된 회동축(153)은 상기 하부프레임(121)의 이동방향에 대하여 사선방향으로 이동하게 된다. 이에 따라, 상기 기판지지플레이트(141)는 그 저면을 따라 회전 이동하는 회전로울러(154)로 인하여 상기 회동축(153)의 수평방향에 대한 구동력의 전달이 배제된 상태에서 상기 회동축(153)의 수직방향에 대한 구동력만을 전달받게 되어 직선상으로 상승하게 된다.

상기 기판지지플레이트(141)의 상승에 따라 상기 칩 보호용 테잎(T)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판지지플레이트(141)의 양면에 각각 설치된 핀로울러(146)에 의해 제어되어 현수 상태로 연동하게 됨으로써 상기 기판지지플레이트(141)의 상면과 저면에 대해 각각 일정 간격으로 이격된 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 상기 하부프레임(121) 및 하부금형(120)과 상기 기판지지플레이트(141)가 연동적으로 동반 상승하여 상기 상·하부금형(110)(120)의 각 대응 가공면이 각각 상기 인쇄회로기판(10)의 양면을 동시에 카운터블로우 형태로 가압하게 된다. 이때, 상기 상부금형(110)의 가공면 및 상기 기판지지플레이트(141)의 상면 사이와, 상기 하부금형(120)의 가공면 및 상기 기판지지플레이트(141)의 저면 사이에, 각각 상기 칩 보호용 테잎(T)이 개재되고, 따라서 상기 칩 보호용 테잎(T)의 차단 기능에 의해, 상기 상·하부금형(110)(120)의 각 가공면으로부터 상기 인쇄회로기판(10) 표면상의 반도체 칩(11)이 직접적으로 접촉되지 않도록 보호된 상태에서 본압공정을 수행하여 상기 인쇄회로기판(10)의 양면에 예압되어 있는 상기 반도체 칩(11)을 최종적으로 본딩하여 실장 완료하게 된다.

이와 같이 상기 인쇄회로기판(10)을 사이에 두고 상·하부금형(110)(120)의 각 가공면이 상기 인쇄회로기판(10)의 양면을 가압할 때, 본 발명에 따른 자동중심조절수단(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 적정 본압 이상의 편압 또는 과압이 부 하되는 경우라 할지라도 상기 상·하부금형(110)(120) 사이에서 이상 압력에 대한 완충작용을 수행함으로써 각 반도체 칩(11)에 대한 자동 중심 조절기능을 발휘하여 상기 본압 공정에서의 반도체 칩(11)의 손상을 최소화할 수 있게 된다. 즉, 상기 상·하부금형(110)(120)의 각 가공면이 상기 인쇄회로기판(10)의 양면과 각각 근접하여 가압 진행되는 과정에서, 상기 하부금형(120)의 관통공(25) 내측의 완충스프링(22)에 의해 탄력적으로 지지된 상기 접촉부재(21)는 점진적으로 상기 관통공(25) 속으로 함몰되기 시작하고, 이러한 상기 접촉부재(21)의 압축 정도에 의해 상기 인쇄회로기판(10)에 부하되는 압력은 과부하되지 않는 적정 상태로 가압될 수 있는 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 본압공정을 통하여 인쇄회로기판(10)의 반도체 칩 실장이 완료되면, 상기 메인컨트롤러의 시퀀스 제어에 따라 상기 승강용 액츄에이터(130)의 역 구동에 의해 상기 하부프레임(121)과 하부금형(120) 및 기판지지플레이트(141)가 연동적으로 동반 하강하게 된다. 이때, 상기 각 복원스프링(113)(145)이 각각 탄성 압축된 상태에서 작용하는 반발력이 상기 하부프레임(121)과 기판지지플레이트(141)의 하강시에 보조적인 구동력으로 제공된다. 이러한 보조적인 구동력은, 예컨대, 상기 하부프레임(121)과 기판지지플레이트(141)가 주변기구 등에 끼어 유동이 용이하지 않은 상태에 놓이게 되는 경우에 유효하게 기능할 수 있도록 해준다.

상기한 바와 같이 상기 하부프레임(121)과 하부금형(120) 및 기판지지플레이트(141)가 연동적으로 동반 하강하게 되면, 상기 상·하부금형(110)(120)의 각 대 응 가공면이 각각 상기 인쇄회로기판(10)의 양면으로부터 점진적으로 이격되어 상기 인쇄회로기판(10)의 로딩 단계 이전의 상태로 복귀하게 되고, 이후, 에어블로우(미도시)의 작동에 의해 상기 상·하부금형(110)(120)의 각 접촉 가공면을 클리닝한 다음, 후속 투입되는 새로운 인쇄회로기판(10)에 대한 본딩공정을 수행하기 위한 준비과정으로서, 상기 칩 보호용 테잎(T)을 일정 스텝으로 피치 이동하여 오염되지 않은 새로운 부분이 상기 인쇄회로기판(10)의 양면쪽에 각각 배치될 수 있도록 재차 세팅된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 의하면, 인쇄회로기판의 양면에 부착되는 접착필름의 예압을 통해 가본딩된 반도체 칩을 본압공정에 의해 최종적으로 본딩함에 있어서 상부금형 또는 하부금형 내에서 안정적으로 안내되며 완충작용을 하는 자동중심조절수단을 구비하여 상기 상·하부금형의 열변형 여부에 관계없이 각 반도체 칩이 개별적으로 자동적인 중심 조절기능을 가질 수 있게 함으로써 마주보는 가공면간 사방측 간극편차에 의한 불 균일한 가압 환경 하에서도 각 반도체 칩의 손상을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 보아야 함은 극히 당연한 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정 되어야 할 것이다.

Claims

베드 상에 다수의 지주프레임이 입설되고 그 상부에 고정된 상부프레임과, 상기 상부프레임으로부터 연직 하방향으로 형성된 다수의 가이드바아를 따라 승강 가능하도록 그 하단부에 설치된 하부프레임과, 상기 상·하부프레임의 마주보는 대향면 상에 각각 고정 설치된 상·하부금형과, 상기 하부금형을 승강 구동시켜주는 승강용 액츄에이터와, 인쇄회로기판을 파지함과 아울러 상기 하부금형과 연동되면서 승강할 수 있도록 상기 상·하부금형 사이에 이격 설치된 기판 로딩부와, 상기 하부금형과 기판 로딩부가 상호 유기적으로 승강되도록 이들을 연계시켜주는 연동수단이 구비된 반도체 칩 본딩장치용 프레스에 있어서,

상기 상·하부금형 중 적어도 어느 한 쪽의 가공면에는, 반도체 칩의 본압공정시 상기 상·하부금형의 열변형 여부에 관계없이 각 반도체 칩이 개별적인 평탄성을 유지토록 조절됨에 따른 상기 상·하부금형의 마주보는 가공면간 사방측 간극편차에 의한 불 균일한 가압성향을 감쇠시킬 수 있도록 하기 위하여, 내측으로 걸림턱을 갖는 다수의 관통공이 전체 표면에 걸쳐 형성되고, 상기 걸림턱에 일단부가 걸려지며 그 타단부가 상기 각 관통공을 통해 상기 가공면의 외부로 탄성 지지되어 돌출되는 다수의 접촉부재가 상기 관통공 내에 결합되어 이루어진 자동중심조절수단이 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 본딩장치용 프레스.
제 1 항에 있어서,

상기 접촉부재를 탄성 지지하는 관통공 내의 하부구조는, 완충스프링; 상기 완충스프링의 하부에서 이를 지지해주는 스페이서; 상기 완충스프링에 의해 상향 지지되며 상기 접촉부재의 하부 내측에 설치되어, 상기 접촉부재와 함께 작동되면서 상기 접촉부재가 안정적으로 승강할 수 있도록 안내해주는 가이드부재; 및 상기 접촉부재와 가이드부재 사이에 개재되어 상기 접촉부재가 사방으로 틸팅되지 않도록 선접촉 상태로 지지해주는 지지볼;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 칩 본딩장치용 프레스.