KR20080074139A - 기판상에 전자부품, 특히 반도체 칩을 실장하는 방법 및장치 - Google Patents

Abstract

실장 스테이션(3)에서 전자부품(1)을 기판(2) 상에 실장하는 방법에 있어서, 전자부품은 공급 스테이션(5)에서 지지면(4)에 의해 1차 공구(6a, 6b)에 의해 픽업되고 회전이동에 의해 공급 스테이션(5)의 평면 위에 놓인 가평면(7)으로 운반된다. 부품은 가평면에서 1차 공구로부터 반전장치에 의해 취해져서 반전되고 동일한 지지면에 의해 다시 한번 기판상에 놓일 수 있는 방식으로 2차 공구로 전달된다. 반전장치(9)는 작동 위치에서 휴지위치로 이동되어, 역으로의 반전을 하지 않으면서 작동하는 것도 가능하고, 2차 공구(8)는 1차 공구(6a, 6b)로부터 부품을 직접 받는다.

Description

기판상에 전자부품, 특히 반도체 칩을 실장하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR THE PLACEMENT OF ELECTRONIC COMPONENTS, IN PARTICULAR SEMICONDUCTOR CHIPS, ON A SUBSTRATE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 전자부품, 특히 반도체 칩의 실장 방법에 관한 것이다.

이러한 유형의 방법에 의해서, 예를 들어 반도체 부품의 제조중에, 자동 칩 장착 기계장치[다이 본더(die bonder)]에서는, 패키징이 되지 않은 칩이 이미 세분화된 실리콘 웨이퍼로부터 픽업된 후 상응하는 기판에 실장되거나 본딩된다. 본딩 공정 후에는 예를 들어 경화(curing), 와이어 본딩, 납땜 연결의 용융, 캡슐화, 싱귤레이션(singulation), 등과 같은 추가의 공정이 따른다.

기판상에 칩을 실장하기 위해 예를 들어 접착 본딩, 납땜 또는 라미네이션(lamination)과 같은 복수의 상이한 공정이 있다. 또한 접속 공정의 유형은 위치설정 이전에 칩이 반전되어야 하는지(플립 칩 애플리케이션) 또는 반전되지 말아야 하는지(비 플립 애플리케이션)를 결정한다. 이하에서 칩의 반전은 명백히 공간 축 또는 공간 면에 대한 상대적인 이동을 의미하는 것이 아니라, 원래의 지지면에 대한 반전을 의미하는 것으로 이해한다. 비 플립 애플리케이션의 경우에, 칩은 반 전되지 않고, 픽업 이후에 칩이 웨이퍼 필름으로부터 기판으로 한 단계로 직접 운반되고, 또한 픽업 공구는 동시에 본딩 공구로도 이용된다. 칩이 웨이퍼 필름에 접착하여 본딩되었던 지지면은 또한 칩이 기판상에 접착하여 본딩되는 면이기도 하다. 이 유형의 공지된 장치는 예를 들어 유럽특허 제1 049 140 B1호에 언급되었거나 본 출원인의 회사 메가진 "Newsline 1/2002" (기계장치 타입 "Easyline")에 개시되었다. 플립 칩 애플리케이션의 경우, 칩은 반전 후에 칩의 구조물면으로 기판상에 놓이는데, 즉, 위치설정 후에, 칩이 웨이퍼 필름상에 접착하여 본딩되었던 지지면은 기판과는 멀리 떨이진 면이다. 제조 비용, 처리량, 정확도 및 공정 유연성과 관련하여 현대식 다이본더 시스템에는 훨씬 많은 요구사항이 있다. 그럼에도 불구하고 기계장치는 구조적 높이, 기계장치 배치도, 중량, 등과 관련하여 현존하는 장치를 능가하지 말아야 한다. 이는 기계구조, 이동 순서 및 제어와 관련하여 기계장치를 훨씬 복잡하게 만든다.

미국특허 제2005/0132567호는 반도체 칩이 회전가능한 픽업공구에 의해 픽업되고 거기로부터 더 높은 평면으로 운반되고 추가의 공구에 의해 받아지는 장치가 개시되었는데, 이 장치는 칩을 기판위에서 선형이동으로 운반하고 거기서 칩을 놓는다. 픽업면과 기판면은 서로 평행하지만, 다른 높이에 있다. 이로써 웨이퍼 테이블이 기판 테이블 아래에서 구동될 수 있으며, 이는 기계장치의 총 기본 영역을 작게 유지할 수 있음을 의미하므로 특히 큰 웨이퍼의 경우에 확실히 유리하다. 그러나, 이 경우에 칩은 전달작업에 의해 명백히 반전되므로, 칩의 지지면으로 보다는 칩의 구조물면으로 기판상에 놓인다(플립칩 애플리케이션).

그러므로, 본 발명의 목적은 개선된 배치 정확도로써 최고의 처리량 달성 가능성을 갖고서, 부품이 동일한 지지면(비 플립 애플리케이션)으로 기판상에 다시 놓일 수도 있는 도입부에서 언급한 유형의 방법을 제공하는 것이다. 더욱이, 본 발명은 상온에서 픽업이 가능할 뿐만 아니라 어떤 환경하에서도 고온의 포지셔닝을 달성할 수 있는 가능성을 제공하기 위한 것이다. 더욱이, 본 발명은 낮은 추가비용으로 이용 영역을 상당히 넓히기 위해, 동일한 장치를 이용하여 플립칩 및 비 플립치 애플리케이션 모두를 실시할 수 있도록 하기 위한 것이다. 결국, 본 장치는 가능한 컴팩트하게 구성되도록 의도되었고 가능한 최소의 기계장치 배치도를 갖는다. 방법의 관점에서, 이 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다. 장치의 관점에서, 본 목적은 청구항 6의 특징을 갖는 장치로 달성된다.

가평면에서 회전장치의 사용은, 간단한 방식으로, 반전공정을 재전환 시키는 것을 가능하도록 하는데, 만약 그렇지 않으면 부품을 1차 공구에서 2차 공구로 전달중에 반전이 발생한다. 반전장치는 명백히 동시에 상이한 이동 순서 및 공정 파라미터에 대하여 유연성을 증가시켜주는 중간 스테이션형의 기능을 이행한다.

픽업 전에 공급 스테이션 상의 부품의 실제 위치(위치 및 각도)가 제1 감시장치에 의해 결정, 및/또는 기판으로 이송 전에 가평면에서 부품의 실제 위치가 제2 감시장치에 의해 결정, 및/또는 기판의 실제 위치가 제3 감시장치에 의해 결정되면, 부품의 결정된 실제치와 소정의 바람직한 위치 사이의 편차는 이송중에 바람직하게 교정되는 또 다른 장점을 얻을 수 있다. 이 경우에, 감시장치는 영상인식 장치, 즉 예를 들어 CCD 카메라 일 수 있다. 이 유형의 총 3대만의 카메라를 갖고서 매우 높은 정밀도 또는 최적의 교정 가능성을 달성할 수 있다. 그러나, 애플리케이션에 따라, 예를 들어 가평면이나 회전장치에서의 부품의 실제 위치만을 측정하는 것도 생각해볼 수 있다.

실제 위치는 1차 공구나 2차 공구가 결정된 실제 위치의 영상 필드를 소거할 때마다 결정되는 것이 유리하다. 따라서 운반 이동 및 영상인식은 서로 방해하지 않으면서 서로 나란히 평행하게 진행된다.

제1의 1차 공구가 공급 스테이션에서 부품을 픽업하는 반면에, 제2의 1차 공구가 부품을 반전장치에 전달하는 방식으로 2개의 1차 공구가 작동되면 매우 높은 부품 처리량이 달성된다. 이 경우, 2개의 1차 공구는 부품을 픽업하고 전달하는 것과 관련하여 동기 또는 비동기적으로 이동할 수 있다.

최종적으로, 제1 작동 모드에서 반전장치가 작동 위치에서 작업하고, 제2 작동 모드를 위해 반전장치가 휴지위치로 오게 되며, 2차 공구가 1차 공구로부터 부품을 직접 받아서, 상기 부품이 지지면(플립 칩 애플리케이션)으로부터 멀리 떨어진 구조물면으로 기판상에 놓인다면 매우 높은 장치의 공정 유연성이 달성될 수 있다. 그러므로 모든 장점을 보유하면서 부품이, 하나이며 동일한 장치에 의해 반전되지 않거나 반전된 후에, 기판상에 놓이는 것이 명백히 가능하다.

기판의 실제 위치 확인용 영상인식 장치가 이동가능한 슬라이드 상에 장착되면, 영상인식 장치는 2차 공구의 각각의 위치와 독립적으로 관측위치로 이동될 수 있다. 이는 기판 이송의 구조를 단순하게 한다. 이것은 놓는 위치의 배열 같은 매트릭스를 지닌 기판의 경우에, 기판은 단지 한 방향(X)으로만 이동하면 되고, 반면에 타 방향(Y)은 이 공간방향으로 이동될 수 있는 영상인식 장치와 마찬가지로 이 공간방향으로 이동될 수 있는 2차 공구에 의해 이뤄질 수 있기 때문이다. 더욱이, 이것은 2차 공구의 위치로부터 분리되는 방식으로 측정이 이루어져 공정이 평행하게 수행될 수 있기 때문에 순서의 유연성을 명백히 증가시키고 따라서 처리량을 개선한다.

제1 및 제2 영상인식 장치가, 그들에게 할당된 영상필드가 1차 공구의 회전원 내로부터 캡쳐되는 방식으로 배치된다면 또 다른 장점을 달성할 수 있다. 이 방식에서, 영상인식 장치는 또 다른 영상인식 장치가 아래로부터 제2 공구 또는 회전장치에 의해 지지되는 구성요소를 향하는 동안에, 동시에 위로부터 공급 스테이션 방향으로 향하게 할 수 있다.

이 유형의 영상필드 관측은 제1 및 제2의 1차 공구가 바람직하게는 U 형상의 회전암 상의 회전 축에 대하여 서로 정반대에 배치된다는 사실에 의해 촉진된다.

또한 반전장치 자체가 회전가능한 2중 암(arm) 공구일 수 있으며, 각각의 암은 이 경우에 구성요소를 각각 가평면에서 1차 공구로부터 받아서 2차 공구로 전달하는 것이 가능하다.

2차 공구는 선형으로 이동가능한 슬라이드 상에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 곡선 운동 또는 회전운동과 같은 것도 생각해볼 수 있다.

1차 공구가 2차 공구의 이동 방향에 대략 평행하게 있는 회전 평면상에서 회전하면 특히 공간 절약과 기구학적으로 유리한 배치를 갖게 된다. 이는 이 배치로써 카메라 설치 및 구동용 하우징이 2차 공구의 이동 방향에 대해 가로방향으로 회전원 내에 연장되어, 기계장치 배치도에 유리한 영향을 갖기 때문이다.

바람직하게는 실장 스테이션(placement station)이 복수 기판의 선형 통로용 운반 스테이션으로써 구현되면 또 다른 장점을 얻을 수 있다. 이 경우, 그 자체로 알려진 클램핑 장치, 컨베이어 벨트 등과 같은 것이 운반수단으로 사용될 수 있다.

공급 스테이션에서 부품의 불연속적인 이송은 반전장치가 복수의 부품을 일시적으로 수용하는 버퍼 스테이션으로서 구현되는 사실로부터 특히 유리한 방식으로 달성될 수 있다. 그러므로 예를 들어, 반전장치가 복수의 반전 지점을 갖는 회전식 원형 컨베이어(carousel)로 구현되어, 버퍼 스테이션에서 부품의 특정공급이 항상 수용되는 것을 생각해 볼 수 있다. 결과적으로 예를 들어, 공급 스테이션에서 새로운 웨이퍼 프레임의 이송을 위해 1차 공구를 일시적으로 중단시키는 것도 가능하다. 이 중단 시간 중에, 2차 공구는 버퍼 스테이션으로부터 부품을 가져간다.

웨이퍼 카세트는 공급 스테이션에 나란히 배치되고, 웨이퍼 프레임을 공급 스테이션에 로딩하기 위하여, 공급 스테이션과 웨이퍼 카세트가 적어도 부분적으로 동일 평면에 배치되는 상이한 로딩 위치로 이동될 수 있고, 웨이퍼 카세트는, 공급 스테이션이 로딩된 웨이퍼 프레임을 처리하기 위하여, 웨이퍼 카세트 위의 수평의 작업 평면에서 적어도 부분적으로 이동될 수 있는 휴지위치로 이동될 수 있다. 그러므로 웨이퍼 카세트는 작업 스테이션의 로딩 중에 자신의 기능을 방해받지 않으면서 높은 공간 절약을 하는 방식으로 명백히 배치될 수 있다.

최종적으로, 반전장치로 전달 전 또는 2차 공구로 전달 전에 부품이 일시적으로 실장될 수 있는 하나 또는 복수의 중간 실장 스테이션이 1차 공구의 회전원 영역에 배치되면 또 다른 장점이 부가적으로 달성될 수 있다. 그러므로 개개의 부품이 일시적으로 작업공정으로부터 제거되고 제시간 내의 차후의 시점에서 다시 추가로 처리될 수 있도록 중간단계로 저장되는 것이 명백히 가능하다. 특히, 오늘날 제조업에서의 품질 요구와 관련하여, 어떤 경우에는 예를 들어 어떤 경우에는 품질의 관점에서 칩을 분류하는 것이 필요하다. 최고의 가능한 수율을 얻기 위해, 저품질의 칩을 저품질의 기판 위치에 이용될 수 있게 하면서, 고품질의 기판위치에 고품질의 칩만을 놓도록 하는 것이 필요할 수 있다. 또한 중간 실장 스테이션은 실장 공정의 정성적 제어를 특히 간단한 방식으로 가능하게 한다.

본 발명의 또 다른 이점 및 각각의 특성들은 이하의 실시예의 상세한 설명 및 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명할 것이다.

도 1은 확대된 형태로 도시된 반도체 칩을 갖는 세분화된 웨이퍼의 간략도.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 측면의 상세 개략도.

도 2a은 최저 이송위치에서 웨이퍼 카세트를 갖는 장치의 상세 개략 측면도.

도 2b는 최고 이송위치에서 웨이퍼 카세트를 갖는 도 2a에 따른 장치의 도면.

도 2c는 휴지위치에서 웨이퍼 카세트를 갖는 도 2a에 따른 장치의 도면.

도 2d는 1차 공구 부근의 추가의 중간 실장 스테이션을 갖는 대안의 장치의 측면도.

도 3은 제1 및 제2의 1차 공구, 반전장치 및 2차 공구의 사시도.

도 4는 제1 및 제2의 1차 공구 및 2차 공구의 단면도.

도 5는 제1 및 제2의 1차 공구 및 반전장치의 측면의 개략도.

도 6a는 하부 관측 및 상부 관측용 관련된 개별의 영상인식 장치를 갖는 제1 및 제2의 1차 공구의 단면도.

도 6b는 하부 관측 및 상부 관측용 관련된 공통의 영상인식 장치를 갖는 제1 및 제2의 1차 공구의 단면도.

도 7a 내지 도 7e는 구성부품의 반전을 갖는 작업 공정의 상이한 순서도.

도 8a 내지 도 8e는 구성부품의 반전이 없는 갖는 작업 공정의 상이한 순서도.

도 9는 장치의 전체 사시도.

도 1은 그 자체로 잘 알려진 배치를 매우 간단한 방식으로 도시하는데, 이 배치에서는 이미 세분화된 반도체 웨이퍼(18)가 웨이퍼 필름(19)에 접착하여 본딩되고, 웨이퍼 필름 자체는 웨이퍼 프레임(20)에 클램핑된다. 반도체 칩(1)은 소잉라인(sawing line)에 의해 이미 각편화(singulated) 되었고, 인터셉팅 라인(intercepting line)에 의해 표시된다. 각각의 칩(1)은 지지면(4)을 갖는데, 그 면으로 분리 전에 웨이퍼 필름(19)상에 접착된다. 반도체 구조물은 지지면(4)의 대향면에 적용되는데, 그 이유로 이하에서는 구조물면(17)으로 언급한다. 바늘 및 다른 보조 수단의 도움으로 웨이퍼 필름으로부터의 분리절차 및 소잉에 의한 칩의 각편화는 당업자에게 충분히 공지되었다.

도 2를 참조하여 가장 중요한 기계장치 구성부품을 첫 번째로 설명하도록 한다. 공급 스테이션(5)은 기계장치 프레임(26) 상에 배치되고, 본 경우에 이 공급 스테이션은 도 1에 따른 준비된 웨이퍼 프레임을 수용하는 웨이퍼 테이블로서 구현된다. 웨이퍼 카세트(27)의 요구에 따라 추가의 웨이퍼 프레임이 순차적으로 마련될 수 있다. 2개의 1차 공구(6a, 6b)가 공급 스테이션(5) 위에 장착되어 회전축 주위를 회전할 수 있고, 이것은 이하에서 더 자세히 설명하도록 한다. 2개의 1차 공구의 도움으로, 반도체 칩은 공급 스테이션(5)의 평면으로부터 더 높은 곳에 위치한 가평면(7)으로 운반될 수 있다.

반전장치(9)는 이 가평면(7)의 부근에 배치되고, 1차 공구로부터 반도체 칩을 받아서, 이를 180°회전시키고 2차 공구로 전달한다. 2차 공구(8)는 슬라이드(15)에 배치되어, 가이드 레일(21)을 따라 이동할 수 있다.

실장 스테이션(3)은 가이드 레일(21) 아래 부근에 공급 스테이션(5)에 대하여 측방향 옵셋된 방식으로 배치되며, 본 경우에 이 실장 스테이션은 개개의 기판(2) 또는 연속적인 기판의 통로용 이송 시스템으로서 구현된다.

다수의 카메라가 다양한 실제 위치의 감시 및 교정용으로 장치에 배치된다. 제1 카메라(10)는 상승 전에 공급 스테이션(5)에서 칩(1)의 실제 위치를 확인한다. 제2 카메라(11)는 1차 공구(6a, 6b)로부터 전달 후에 반전장치(9)에서 반도체 칩의 실제 위치를 확인한다. 최종적으로, 제3 카메라(12)는 실장 스테이션(3) 상의 기 판(2)의 실제 위치를 확인할 수 있다. 이 제3 카메라(12)는 슬라이드(16) 상에 배치되어, 가이드 레일(22)을 따라 이동할 수 있게 된다. 이 구성부품에 관한 더 자세한 사항은 도 3 및 도 4로부터도 알 수 있다.

실장 스테이션(3) 및 공급 스테이션(5)은 상이한 평면에 놓여있기 때문에, 공급 스테이션(5) 즉 웨이퍼 테이블은, 자신의 이동 영역과 관련하여, 실장 스테이션 아래 즉 이송시스템 아래에서 확실히 이동할 수 있으므로, 이로써 기계장치 프레임(26)의 배치도는 아주 작게 유지될 수 있다. 상승될 각각의 개별 칩이 매 경우마다 상승한 1차 공구의 정확히 아래에서 이동되어야 하기 때문에 공급 스테이션(5)은 2개의 공간 축에서 수평으로 이동할 수 있어야 한다. 이 유형의 제어는 이미 당업자에게 공지되었다.

도 2a 내지 도 2c는 공급 스테이션(5)의 이동성과 관련된 더 자세한 사항을 나타내는데, 웨이퍼 카세트(27)의 조합으로 또한 명확하다. 웨이퍼 카세트(27)는 그 자체로 알려진 방식으로 다양한 삽입칸을 갖고, 각각의 칸은 (도 1에 따라) 세분화된 웨이퍼를 갖는 준비된 웨이퍼 프레임을 포함한다. 웨이퍼 카세트는 수직으로 이동할 수 있고 (여기서 특별히 도시되지 않은) 제거 메커니즘은 웨이퍼 프레임을 각각의 층으로부터 제거하고 이를 공급 스테이션(5)에 전달할 수 있다. 도 2a에 따라, 웨이퍼 카세트(27)는 가장 낮은 언로딩 위치에 있고, 거기서 웨이퍼 프레임은 가장 높은 층부터 제거된다.

이후에, 수거에 의해 웨이퍼 프레임이 비워질 때마다, 이 웨이퍼 프레임은 상응하는 빈 칸으로 밀려 보내지고 마지막 칸에 도달할 때까지 새로운 웨이퍼 프레 임이 다음 칸으로부터 제거된다. 이 경우에, 웨이퍼 카세트(27)는 가장 높은 제거 위치에 위치하며, 이는 도 2b에 도시되었다. 이 도면으로부터 매우 명백한 바와 같이, 도면의 웨이퍼 카세트의 좌측 단부면은 2개의 1차 공구(6a, 6b)의 회전원에 대하여 대략 접하여 있다. 어떠한 상황에서, 웨이퍼 카세트를 축(13) 또는 2개의 1차 공구의 회전에 훨씬 더 가깝게 이동시켜, 웨이퍼 카세트가 2개의 1차 공구의 도시된 수직위치에서 단지 상승만 할 수 있는 것을 생각해 볼 수 있다.

공급 스테이션(5) 상에서 웨이퍼 프레임을 픽업할 때, 웨이퍼 카세트(27)가 공급 스테이션의 레벨 아래로 낮아지는 것이 도 2c에 도시되었다. 이 위치에서, 2개의 공간 축에서 이동가능한 공급 스테이션(5)은 실장 스테이션(3) 아래와 웨이퍼 카세트(27)의 위에서 이동될 수 있고, 이에 의해 기계장치 배치도는 확실히 아주 작게 유지될 수 있다.

도 2d는 2개의 1차 공구(6a, 6b)의 회전원(14) 부근에 추가의 중간 실장 스테이션(40)을 갖는 도 2에 따른 장치의 대안의 실시예가 도시되었다. 복수의 이와 같은 중간 실장 스테이션은 회전원(14) 부근에 각도로 분배되는 방식으로 배치될 수 있다. 중간 실장 스테이션은 버퍼 기능을 갖고 픽업된 칩의 중간 저장용으로 사용된다. 제시간 내의 차후의 시점에서, 이 칩은 작업 공정에 재결합되거나 그렇지 않으면 완전히 배제될 수 있다.

도 3은 1차 공구 및 2차 공구를 더 자세히 도시한다. 2개의 1차 공구(6a, 6b)는 U 형상의 회전암(23)의 외부면 및 단부에 서로 정반대 방향으로 배치된다. 회전암은 수평축(13) 주위로 회전하고 모터(25)에 의하여 회전식으로 구동될 수 있 다. 이 경우에 2개의 공구(6a, 6b)는 회전원(14)을 그린다. 이하에서 설명할 대물렌즈 출력(objective outputs)을 갖는 카메라 하우징(24)은 회전원(14) 내부에 배치된다.

가평면(7)은 실질적으로 회전원(14)에 대하여 수평의 접선을 형성한다. 2개의 반전암(30a, 30b)을 갖는 반전장치(9)는 이 가평면에 배치된다. 회전축(28)은 회전암(23)의 회전축(13)에 대하여 어느 정도 측방향으로 옵셋되어 있다. 예를 들어, 흡입 니들과 같은 반도체 칩을 고정하여 붙잡고 있는 장치가 2개의 1차 공구(6a, 6b)와 유사하게 반전암(30a, 30b)의 각각의 단부에 배치된다.

2차 공구(8)의 슬라이드(15)용 가이드 레일(21)은 가평면(7) 위에서 연장된다. 도 3에 도시된 위치에서, 2차 공구(8)는 반전장치(9)의 반전암(30b)으로부터 반도체 칩을 단지 받아들이고 이 칩을 실장 스테이션으로 운반한다. 반전암(30b)은 이미 1차 공구(6b)로부터 새로운 칩을 받도록 재준비된다.

도 4에 따르면, 2개의 주요공구(6a, 6b)를 갖는 회전암(23)은 축(31)에 배치된다. 1차 공구는 예를 들어 반도체 칩(1)을 흡입할 수 있는 흡입 니들(32)을 포함한다. 웨이퍼 필름으로부터 반도체 칩을 가져가기 위하여, 작은 상승이동이 명백히 구현될 수 있어야 한다. 여기서 상승이동은 회전가능한 이중 레버암(33)의 단부에 배치되는 흡입 니들(32)에 의해 달성된다. 다른 단부는 공압 피스톤(34)에 연결되고, 공압 피스톤의 작동에 의해 흡입 니들(32)은 또한 이동된다. 공압 피스톤 대신에, 예를 들어 전자석 구동 장치가 사용될 수도 있다. 본 상승이동의 구현이 다른 수단에 의해서도 달성될 수 있음은 명백하다.

또한 도 4로부터 반전장치(9)가 고유의 구동모터(35)를 구비함은 자명하다.

도 5 및 도 6a는 2개의 1차 공구(6a, 6b)용으로 회전원(14) 내에 관련된 조명장치를 갖는 2개의 카메라(10, 11)의 배치를 도시한다. 2개의 카메라(10, 11)는 개개의 카메라 하우징(24, 24') 내에 상하로 배치되며, 정확히는 회전원(14)의 수직 평면에 대하여 90°만큼 옵셋된 방식으로 있는 수직의 평면상에 놓여있다. 캡쳐되는 실제 위치의 영상 영역(37, 37')은 반사경(36a, 36b)을 통해 관측된다. 반사경(36a)은 제1 카메라(10)에 할당되고 공급 스테이션(5) 상의 영상 영역(37)을 캡쳐하는 반면에, 제2 반사경(36b)은 제2 카메라(11)에 할당되어 반전장치(9)에 의해 또는, 가능하면, 2차 공구에 의해 고정되어 붙어있는 반도체 칩의 영상 영역(37')을 아래부터 보여준다. 또한 관측되는 영상 영역을 조명하는 상응하는 광원이 당연히 마련된다.

이와 대조적으로, 도 6b는 대안의 실시예를 도시하는데, 여기서는 2개의 영상 영역(37, 37')이 카메라 하우징(24)에 수용된 단일의 카메라(11)에 의해 관측된다. 이 경우, 카메라 하우징은 회전암(23)의 회전축(13)의 길이방향으로 연장된다. 이 해결방법의 경우에는 영상 분할이 요구되는데 이는 예를 들어, 거울(38)에 의해 달성된다.

이하에서는 칩이 사전에 웨이퍼 필름상에 첩착되었던 동일한 배치면으로 기판상에 배치되는 (비 플립칩 애플리케이션) 반도체 칩의 배치공정을 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 설명한다. 도 7a에 따르면, 회전암(23)은 1차 공구가 공급 스테이션(5)으로부터 반도체 칩을 받아들이고 1차 공구(6b)가 이미 사전에 픽업된 반도체 칩을 반전장치(9)로 전달하는 수직의 위치에 있다.

도 7b에 따르면, 회전암(23)은 화살표 방향 "a"로 회전하고 2차 공구(8)와 함께 슬라이드는 화살표 방향 "b"로 이동한다. 이 경우에, 2차 공구는 반전장치로부터 반도체 칩을 받는 반면에, 사전에 반전장치로 전달된 반도체 칩은 여전히 동일한 위치에 남아있다. 1차 공구(6b)는 이제 적재물 없이 아래로 이동하는 반면, 1차 공구(6a)는 픽업된 반도체 칩을 갖고서 상승한다. 도시된 위치에서는, 캡쳐되는 실제 위치용 영상 영역이 더 이상 2개의 1차 공구(6a, 6b)에 의해 가려지지 않으므로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 공급 스테이션 상의 새로운 반도체 칩의 실제 위치와 반전장치에서 여전히 고정되어 붙어있는 반도체 칩의 실제 위치를 캡쳐하는 것이 이제 가능하다. 거의 동시에, 제3 카메라는 실장 스테이션(3)에서 기판의 실제 위치를 캡쳐한다.

도 7c에 따르면, 회전암(23)은 대략 수평 위치에 도달한다. 2차 공구(8)는 실장 스테이션에서 자신의 반도체 칩을 기판상에 놓인다. 동시에, 반전장치(9)는 또한 사전에 수용된 칩(1)을 180°반전시키도록 화살표 방향 "c"로 회전하기 시작한다.

도 7d에 따르면, 2차 공구(8)는 이미 화살표 방향 "d"로 재복귀된다. 반전장치(9)는 아직 반전작동을 완전히 마치지 않았으며 이와 마찬가지로 회전암(23)도 아직 자신의 수직의 픽업 또는 전달 위치로 다시 도달하지 못하였다. 부수적으로, 회전암의 회전방향 및 반전장치의 회전 방향이 항상 반대 방향이거나, 항상 동일 방향이기 때문에, 2개의 회전 본체는 항상 서로 충돌하지 않으면서 맞물리며 돌아 간다. 결과적으로, 2개의 칩은 각각의 경우에 360°의 회전이동에 의해 항상 운반된다.

도 7e에 따른 위치에서, 반전장치(9)는 완전한 180°의 회전을 하였다. 이제 다시 한번 수직의 위치에 있게 되는 회전암(23)도 180°의 회전을 하였다. 이제 1차 공구(6a)는 자신의 사전에 픽업된 칩을 반전장치(9)로 전달하도록 준비하는 반면에, 1차 공구(6b)는 공급 스테이션(5)으로부터 새로운 칩을 픽업하도록 준비한다. 이와 마찬가지로 2차 공구(8)는 반전장치로부터 방금 반전된 칩을 받도록 준비한다.

칩을 칩의 구조물면(플립 칩 애플리케이션)으로 기판상에 배치하기를 원하면, 장치는 제2 작동 모드로 작동될 수 있다. 이 경우에, 반전장치(9)는 작동 위치에서 휴지위치로 가져오게 된다. 이는 반전장치를 2차 공구(8)의 이동 평면 뒤에 놓인 평면으로 철수하여 수행된다. 더 명확하게 설명하기 위해, 도 8a 내지 도 8e에서 반전장치를 완전히 생략했지만, 당연히, 반전장치는 휴지위치에 역시 명백히 남아있다.

도 8a 내지 도 8e에 도시된 순서는 도 7a 내지 도 7e에 또한 도시된 것과 대부분 상응한다. 도 8a에 따르면, 반도체 칩은 1차 공구(6a)에 의하여 공급 스테이션(5)으로부터 픽업되는 반면에, 1차 공구(6b)는 반도체 칩을 2차 공구(8)에 직접 전달한다. 2차 공구(8)는, 앞서 설명한 작동 모드에서 칩의 반전 후의 경우와 같이, 이제 더 이상 구조물면 상으로 반도체 칩을 받기보다는 칩이 웨이퍼 필름으로부터 사전에 접착되었던 지지면 상으로 반도체 칩을 받아들이는 것이 분명하다.

도 8b에 따르면, 회전암(23)은 화살표 방향 "a"로 회전하기 시작하는 반면에, 2차 공구(8)는 여전히 정지해 있다. 이 위치에서, 3대의 카메라가 다시 한번 각각의 실제 위치를 캡쳐할 수 있다. 자세히는, 이는 비플립 애플리케이션(도 5)에서 반전장치상의 칩의 위치를 캡쳐하는 카메라(11)가 이제는 2차 공구(8)상의 위치를 캡쳐하는 데 이용됨을 의미한다. 이는 명백히 2개의 기능을 갖는 장치의 부가적인 장점이다.

도 8c에 따르면, 2차 공구(8)는 실장 스테이션(3)의 방향으로 이동하기 시작하였다. 빈 1차 공구(6b) 및 로딩된 1차 공구(6a)는 90°의 회전을 하였다.

도 8d에 따르면, 이미 2차 공구는 이미 자신의 칩을 기판상에 놓았고 다시 픽업 위치로 귀환중에 있다. 회전암(23)은 아직 180°의 회전을 완전히 마치지 못하였다.

도 8e에 따르면, 1차 공구(6a, 6b) 및 2차 공구(8)는 정확히 동일한 수직의 평면상에 위치한다. 2차 공구(8)는 1차 공구(6a)에 의해 가평면에 제공되는 새로운 칩을 픽업하도록 준비된다. 동시에, 1차 공구(6b)는 공급 스테이션 또는 웨이퍼 테이블로부터 새로운 칩을 픽업하도록 준비된다. 실장 절차는 이제 처음부터 재시작한다.

도 9는 기계장치 프레임(26)과 여기서는 휴지위치로 낮춰진 웨이퍼 카세트(27)를 지닌 상술한 본 장치의 전체 사시도를 다시 보여준다. 실장 스테이션(3)은 여기서 이송 시스템(39)으로서 구현되고, 이 위에서 기판은 화살표 방향 "x"로 주기적으로 이송될 수 있다. 그 밖에 반전장치(9), 회전암(23) 및 2차 공구를 갖 는 슬라이드용 가이드 레일(21)을 볼 수 있다.

Claims (20)

1. 실장 스테이션(3)에서 기판(2)상에 전자부품(1), 특히 반도체 칩을 실장하는 방법으로서, 공급스테이션(5)에서 지지면(4)에 의해 지지되는 상기 부품은 1차 공구(6)에 의해 픽업되어 상기 1차 공구의 회전이동에 의해 상기 공급스테이션의 상기 평면 위에 놓인 가평면(7)으로 운반되고, 상기 부품은 상기 가평면에서 2차 공구(8)에 의해 받아져, 상기 기판 위로 운반되어 상기 기판에 놓이는 방법에 있어서, 상기 부품(1)은 상기 가평면(7)에서 상기 1차 공구(6)로부터 반전장치(9)에 의해 취해져서 반전되고 상기 동일한 지지면(4)에 의해 다시 한번 상기 기판상에 놓이는 방식으로 상기 2차 공구(8)로 전달되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 픽업전에 상기 공급스테이션 상에 상기 부품의 실제 위치가 제1 감시장치(10)에 의해 결정, 및/또는 상기 기판으로 전달 전에 상기 가평면 내의 상기 부품의 실제 위치가 제2 감시장치(11)에 의해 결정, 및/또는 상기 기판의 실제 위치가 제3 감시장치(12)에 의해 결정되며, 상기 결정된 실제치와 상기 부품의 소정의 바람직한 위치 사이의 편차가 교정되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 실제 위치는 상기 1차 공구 또는 상기 2차 공구가 결정된 상기 실제 위치의 영상필드를 소거할 때마다 각각의 영상인식 장치에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 1차 공구(6a, 6b)는, 제1의 1차 공구(6a)가 부품을 픽업하고, 제2의 1차 공구(6b)가 부품을 상기 반전장치(9)로 전달하는 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 제1 작동 모드에서 상기 반전장치(9)가 작동위치에서 작업하고, 제2 작동 모드를 위해 상기 반전장치가 휴지위치로 오게 되며, 상기 2차 공구(8)는 상기 1차 공구(6a, 6b)로부터 직접 상기 부품을 받고, 상기 부품들은 상기 지지면(4)으로부터 멀리 떨어진 상기 구조물면(17)에 의해 상기 기판상에 놓이는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 방법.
6. 실장 스테이션(3)에서 기판(2)상에 전자부품, 특히 반도체 칩을 실장하는 장치에 있어서, 공급 스테이션(5)에서 지지면(4)에 의해 지지되는 상기 구성부품은 1차 공구(6a, 6b)에 의해 픽업될 수 있고, 1차 공구는 축(13) 주위로 회전될 수 있도록 장착되고 1차 공구에 의해 상기 부품이 상기 공급 스테이션의 평면 위에 놓인 가평면(7)으로 운반될 수 있으며, 상기 부품은 이동가능한 2차 공구(8)에 의해 상 기 가평면으로부터 받아질 수 있고, 상기 기판(2) 위로 운반될 수 있고 거기에 놓일 수 있으며, 반전장치(9)는 상기 가평면(7)의 영역에 배치되고, 상기 반전 장치에 의해 상기 부품은 상기 지지면(4)에서 상기 1차 공구(6a, 6b)로부터 취해져서 반전될 수 있으며 상기 부품이 상기 동일한 지지면(4)으로 다시 한번 상기 기판상에 놓일 수 있는 방식으로 상기 2차 공구(8)로 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 제1 감시장치(10)가 상기 픽업 이전에 상기 공급 스테이션 상에 상기 부품의 실제위치를 결정, 및/또는 제2 감시장치(11)가 상기 기판으로 전달전에 상기 가평면(7)에서 상기 부품의 실제 위치를 결정, 및/또는 제3 감시장치(12)가 상기 기판의 실제 위치를 결정하도록 마련되며, 상기 실제치와 상기 부품의 소정의 바람직한 위치 사이의 편차의 교정이 가능한 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 감시장치는 결정되는 상기 실제위치의 영상 필드가 상기 1차 공구 또는 상기 2차 공구의 적어도 하나의 작동위치에서 완전히 캡쳐될 수 있는 방식으로 위치하는 영상 인식장치인 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 상기 제3 영상인식 장치는 적어도 하나의 공간 축에서 이동될 수 있는 슬라이드 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, 상기 제1 및 제2 영상인식 장치는 자신에게 할당된 상기 영상 필드가 상기 1차 공구의 회전원 내로부터 캡쳐되는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
11. 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 1차 공구(6a, 6b)가, 부품이 제1의 1차 공구(6a)에 의해 픽업될 수 있고, 부품이 제2의 1차 공구(6b)에 의해 반전장치로 전달될 수 있는 방식으로 서로 결합된 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 제1 및 제2의 1차 공구(6a, 6b)는 바람직하게는 U 형상의 회전암 상에 회전축에 대하여 서로 정반대로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
13. 청구항 6 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반전장치(9)는 작동 위치로부터 휴지위치로 이동될 수 있고, 이 경우, 상기 휴지위치에서, 상기 부품은 상기 가평면 내에서 상기 1차 공구로부터 상기 2차 공구로 직접 전달될 수 있고 상기 지지면(4)으로부터 멀리 떨어진 상기 구조물면(17)에 의해 상기 기판상에 놓일 수 있는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 반전장치(9)는 회전가능한 이중암 공구이고, 각각의 암의 경우에 부품이 각각 상기 가평면 내에서 상기 1차 공구로부터 받아져 상기 2차 공구로 각각 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
15. 청구항 6 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 공구(8)는 선형으로 이동가능한 슬라이드(15) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
16. 청구항 6 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 공구는 상기 2차 공구의 이동 방향에 대략 평행한 회전 평면상에서 회전하는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
17. 청구항 6 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실장 스테이션은 바람직하게는 복수 기판의 선형 통로용 이송 스테이션으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
18. 청구항 6 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반전장치는 일시적으로 복수의 부품을 수용하는 버퍼 스테이션으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
19. 청구항 6 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 웨이퍼 카세트(27)는 상기 공급 스테이션(5)에 나란히 배치되고, 웨이퍼 프레임을 상기 공급 스테이션에 로딩하기 위하여, 상기 공급 스테이션과 상기 웨이퍼 카세트가 적어도 부분적으로 동일한 평면에 배치되는 상이한 로딩위치로 이동될 수 있고, 상기 웨이퍼 카세트는, 상기 공급 스테이션이 로딩된 웨이퍼 프레임을 처리하기 위하여 상기 웨이퍼 카세트 위의 수평의 작업 평면에서 적어도 부분적으로 이동될 수 있는 휴지위치로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.
20. 청구항 6 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 특히 상기 반전장치로 전달 전에 또는 상기 2차 공구로 전달 전에 부품이 일시적으로 배치될 수 있는 하나 또는 복수의 중간 실장 스테이션(40)이 상기 1차 공구의 회전원 부근에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 실장하는 장치.

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