KR20100013254A - 가압 가열 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 반도체 칩을 독립적으로 가압할 수 있으며, 동시에 가열할 수 있는 가압 가열 장치 및 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 가압 가열 장치는, 피가압 가열체(50)를 올려놓는 스테이지(8)와, 스테이지(8)에 대향하여 배치된 가압 가열 헤드(30)와, 가압 가열 헤드(30)를 스테이지(8)에 대하여 이동 가능하게 지지하는 가압 구동 기구를 포함한다. 가압 가열 헤드(30)는, 복수의 가압 가열 툴(38)과, 가압 가열 툴(38)의 각각을 독립적으로 수용하는 홀더(34)와, 가압 가열 툴(38)의 단부에 접촉하여 열을 전달하는 단일의 히터 블록(32)과, 가압 가열 툴(38)의 각각을 홀더(34)에 대하여 독립적으로 이동 가능하게 지지하는 지지체(40)를 포함한다.

Description

가압 가열 장치 및 방법{PRESSURE-HEATING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 가압 가열 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 칩 등의 전자 부품을 기판에 탑재할 때에 전자 부품을 가압하면서 접합재를 가열하기 위한 가압 가열 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 휴대 전화, 디지털 카메라, 디지털 비디오 등의 디지털 정보 가전 기기의 발달은 현저하다. 이들 기기에 포함되는 전자 디바이스 제품에는, 소형ㆍ경량화, 고성능화, 고기능ㆍ다기능화가 한층 더 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서, 반도체 칩의 다핀화ㆍ소형화가 진행되고 있다. 이에 따라, 반도체 칩의 배열 피치가 보다 좁혀져(미세 피치화), 실장 기술에도 이러한 미세 피치화에 대응할 수 있는 실장 방법이 요구되고 있다.
한편, 칩 접합 기술의 하나인 플립칩 실장 기술은, 고밀도ㆍ소형ㆍ고성능ㆍ저비용을 실현하기 위한 키 테크놀러지로서 그 용도가 한층 더 확대되고 있다. 플립칩(FC) 실장 기술은, 범프의 재질이나 접합의 종류에 따라 여러 가지 공법이 있으며, 패키지의 형태에 따라서 최적의 FC 실장 공법이 선택되어 적용되고 있다.
현재, 패드 피치가 50 ㎛인 패키지에 대응한 FC 실장 기술은, 압접 공법 및 금 납땜 공법에 의해 대량 생산에 적용되고 있으나, 이들 공법에는, FC 실장 후의 언더필(UF)재 중에 보이드가 발생한다고 하는 문제가 있다. UF재 중에 보이드가 발생하면 전자 이동 현상이 일어나, 전극 사이가 단락된다는 문제로 이어진다. 이 때문에, UF재의 가열 중 보이드의 발생을 억제하기 위해서, 우선 제1 가열 공정에서 UF재를 어느 정도 가열하여 겔화시키고, 그 후에 제2 가열 공정에서 땜납 용융을 행하는 것이 제안되어 있다. 제1 가열 공정에서 UF재를 겔화시켜 둠으로써, UF재 중의 보이드(기포)의 발생이 억제된다. 그러나, 이 방법에서는, 프로세스 시간이 1회의 가열에 의한 방법의 2∼10배쯤 길어진다는 문제가 있다. 또한, 하나의 반도체 칩을 가열하는 시간이 길기 때문에, 가열해야 할 반도체 칩에 인접한 반도체 칩에 공급된 UF재에도 열이 전달되어 경화가 시작되어 버린다는 문제도 있다.
그래서, 반도체 칩에 접촉하여 가압하면서 가열하기 위한 헤드를 복수 개 마련하여, 복수의 반도체 칩을 동시에 가압하면서 가열하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 마찬가지로, 복수의 헤드로서, 반도체 칩을 가압 가열하는 헤드와 FPC용 열압착 헤드를 마련하여, 반도체 칩과 FPC를 동시에 압착(壓着)하는 것도 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조). 또한, 액정 기판에 복수의 TAB 기판을 압착하기 위해서, 복수의 헤드를 정렬시켜 마련하여 동시에 열압착하는 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 3 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제11-121532호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2005-86145호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 평성 제6-77643호 공보
복수의 반도체 칩을 동시에 가압 가열하기 위해서는, 가압 가열 장치에 복수의 가압 가열 헤드를 마련해야 한다. 가압 가열 헤드의 각각에 대하여 가압 구동 기구와 가열 기구를 마련해야 하기 때문에, 가압 가열 장치의 비용이 커진다는 문제가 있다.
또한, 각각이 히터를 구비하는 복수의 가압 가열 헤드를 정렬시켜 마련하기 위한 스페이스가 필요하지만, 좁은 피치로 배열된 반도체 칩이나, 복수 열로 배열된 반도체 칩에 대응할 수 없다는 문제도 있다. 즉, 개별적으로 가압 기구 및 가열 기구(히터)를 구비하는 가압 가열 헤드는, 헤드 자체의 평면 치수가 반도체 칩보다 커져, 간격이 좁은 반도체 칩의 각각에 비해 가압 가열 헤드가 너무 커서 나란히 배치할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 복수의 가압 가열 헤드의 각각의 가열 온도 및 가압력을 독립적으로 제어할 필요가 있어, 제어가 복잡해지고 또한 유지 보수가 어려워진다는 문제도 있다.
따라서, 전술한 문제를 해결한 가압 가열 장치의 개발이 요망되고 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해서, 피가압 가열체를 올려놓는 스테이지와, 상기 스테이지에 대향하여 배치된 가압 가열 헤드와, 상기 가압 가열 헤드를 상기 스테이지에 대하여 이동 가능하게 지지하는 가압 구동 기구를 구비하는 가압 가열 장 치로서, 상기 가압 가열 헤드는, 복수의 가압 가열 툴과, 상기 복수의 가압 가열 툴의 각각을 독립적으로 수용하는 홀더와, 상기 복수의 가압 가열 툴의 단부에 접촉하여 열을 전달하는 단일의 히터 블록과, 상기 복수의 가압 가열 툴의 각각을 상기 홀더에 대하여 독립적으로 이동 가능하게 지지하는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치가 제공된다.
또한, 복수의 가압 가열 툴을 탄성체를 통해 단일의 홀더에 독립적으로 지지하고, 상기 홀더를 이동시켜 복수의 상기 가압 가열 툴을 복수의 피가압 가열체의 각각에 대하여 가압하며, 단일의 히터 블록으로부터 상기 복수의 가압 가열 툴을 통해 열을 전달하여 상기 피가압 가열체를 가열하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 방법이 제공된다.
전술한 가압 가열 장치 및 방법에 따르면, 복수의 가압 가열 툴에 의해 복수의 피가압 가열체를 독립적으로 가압하면서 단일의 히터 블록으로부터의 열에 의해 복수의 피가압 가열체를 가열할 수 있다. 이에 따라, 가압력을 독립적으로 제어할 수 있고, 히터 블록의 가열 제어를 행하는 것만으로 복수의 가압 가열 툴에 의한 가열을 제어할 수 있다.
다음으로, 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 가압 가열 장치의 개략적인 구성을 도시하는 정면도이다. 가압 가열 장치는 하측 베이스(2)와, 하측 베이스(2)로부터 수직으로 연장되어 있는 복수의 가이드 로드(4)와, 가이드 로드(4)의 선단이 고정되는 상측 베이스(6)를 구비한다.
하측 베이스(2)측에는, 스테이지(8)가 부착된 스테이지 지지판(10)이 가이드 로드(4)를 따라서 이동 가능하게 마련된다. 하측 베이스(2)에 스테이지 구동 모터(12)가 부착되어 있다. 스테이지 구동 모터(12)의 회전축은, 스테이지 지지판(10)에 부착된 볼 나사(14)에 접속되어 있다. 스테이지 구동 모터(12)를 구동하여 볼 나사(14)를 구동시킴으로써, 스테이지 지지판(10)과 함께 스테이지(8)를 상하로 이동시킬 수 있다. 스테이지(8)의 승강은, 모터와 볼 나사 외에, 에어 실린더, 유압 실린더, 또는 캠 기구를 이용하여 행해도 좋다.
한편, 상측 베이스(6)측에는, 가압 가열 헤드(30)가 부착된 헤드 지지판(16)이 가이드 로드(4)를 따라서 이동 가능하게 마련된다. 가압 가열 헤드(30)는, 스테이지(8)에 대향하도록 헤드 지지판(16)에 부착된다. 상측 베이스(6)에 헤드 구동 모터(18)가 부착되어 있다. 헤드 구동 모터(18)의 회전축은, 헤드 지지판(16)에 부착된 볼 나사(20)에 접속되어 있다. 헤드 구동 모터(18)를 구동하여 볼 나사(20)를 구동시킴으로써, 헤드 지지판(16)과 함께 가압 가열 헤드(30)를 상하로 이동시킬 수 있다. 가압 가열 헤드(30)의 승강은, 모터와 볼 나사 외에, 에어 실린더, 유압 실린더, 또는 캠 기구를 이용하여 행해도 좋다.
전술한 구성의 가압 가열 장치는, 기판 상에 배치된 복수의 반도체 칩을 일괄해서 가압 및 가열하기 위한 장치이다. 구체적으로는, 복수의 반도체 칩이 올려놓여진 기판을 스테이지(8) 상에 배치하고, 위에서부터 가압 가열 헤드(30)를 반도 체 칩에 밀어붙이면서 가압 가열 헤드(30)에 의해 가열함으로써, 언더필재를 가열ㆍ경화시켜 반도체 칩 기판에 고정한다.
또한, 스테이지(8) 상에 기판을 배치하기 위한 기판 핸들러가 가압 가열 장치 근방에 마련된다. 도 1에서, 기판 핸들러의 기판 테이블(62)이 스테이지(8)의 상방에 도시되어 있다. 기판 핸들러의 구성 및 동작에 대해서는 후술한다.
도 2는 가압 가열 헤드(30)와 스테이지(8)를 하측에서 본 사시도이다. 가압 가열 헤드(30)는, 히터 블록(32)과, 히터 블록(32)에 부착된 홀더(34)를 구비한다. 히터 블록(32)은 열전도성이 좋은 재료로서, 예컨대 구리에 의해 형성된 단일의 블록이며, 내부에 전열(電熱) 히터(도시 생략)가 마련된다. 전열 히터에 통전(通電)함으로써 히터 블록(32) 자체를 가열할 수 있다. 홀더(34)도 히터 블록(32)과 마찬가지로 열전도성이 좋은 재료로서, 예컨대 구리에 의해 형성된다. 또한, 히터 블록(32) 및 홀더(34)의 표면에는, 예컨대 니켈 도금 등을 실시하여 부식을 방지하는 것이 바람직하다.
가압 가열 헤드(30)가 대향하는 스테이지(8)는, 예컨대 스테인리스강에 의해 형성된 평탄한 면을 갖는 블록이다. 스테이지(8)에는 내부에 전열 히터가 마련되어도 좋다. 이 전열 히터에 통전함으로써, 스테이지(8)를 가열하여, 스테이지(8) 상에 배치된 기판(50)을 가열할 수 있다.
도 3은 가압 가열 헤드(30)의 분해 사시도이다. 또한, 도 4는 가압 가열 헤드(30)의 일부의 확대 단면도이다.
홀더(34)는 홀더 부착판(35)을 통해 히터 블록(32)에 부착된다. 홀더 부착 판(35)은 반드시 마련할 필요는 없으며, 홀더(34)에 일체적으로 형성되어도 좋다. 홀더(34)에는, 홀더(34)의 상하면 사이를 관통하여 형성된 관통 구멍인 복수의 수용부(36)가 형성된다. 수용부(36)의 배열 위치는, 피가압 가열체인 기판(50) 상의 반도체 칩(52)의 배열에 대응하고 있다.
수용부(36)에는, 가압 가열 툴(38)이 수용된다. 수용부(36)는 원통 형상의 관통 구멍에 의해 형성되고, 또한 가압 가열 툴(38)은 수용부(36)의 내벽을 미끄럼 이동 가능하도록 원기둥 형상으로 형성된다. 가압 가열 툴(38)의 선단에는, 반도체 칩(52)을 압박하기 위한 사변형(四邊形)의 평탄한 부분이 형성되어 있다. 가압 가열 툴(38)은, 열전도율이 좋은 재료로서, 예컨대 구리로 형성된다.
가압 가열 툴(38)의 상단측은 공동(空洞)으로 되어 있으며, 공동 속에 지지체로서 탄성체(40)가 수용되어 있다. 탄성체(40)의 일부는 가압 가열 툴(38)의 선단으로부터 연장되어 있고, 가압 가열 툴(38)을 홀더(34)의 수용부(36)에 수용한 상태에서, 탄성체(40)의 상단은 히터 블록(32)에 접촉된 상태가 된다. 즉, 가압 가열 툴(38)은 탄성체(40)를 통해 히터 블록(32)에 부착된 상태가 된다.
탄성체(40)가 부착된 가압 가열 툴(38)은, 홀더(34)의 수용부(36)에 수용되고, 홀더(34)의 하면에 커버(42)가 부착된다. 커버(42)에는 가압 가열 툴(38)의 선단 부분이 돌출되도록 개구(42a)가 마련되어 있다.
이상과 같은 구성의 가압 가열 헤드(30)를 스테이지(8) 상의 기판(50)을 향하여 이동시켜, 가압 가열 툴(38)의 선단을 반도체 칩(52)에 밀어붙이면, 탄성체(40)가 압축되어 가압 가열 툴(38)은 홀더(34)에 대하여 약간 탄성적으로 이동 (변위)한다. 가압 가열 툴(38)의 이동 가능 거리는, 반도체 칩(52)이 기판(50) 상에 배치되었을 때, 기판(50)의 표면으로부터 반도체 칩(52)의 상면까지의 높이의 변동을 흡수할 수 있을 정도이면 된다. 예컨대, 반도체 칩의 두께가 0.05 ㎜∼0.3 ㎜이면, 가압 가열 툴(38)이 탄성적으로 이동하는 거리는 1 ㎜∼2 ㎜ 정도이면 충분하다. 가압 가열 툴(38)에 의한 가압력은 탄성체(40)의 탄성력에 의해 정해지기 때문에, 반도체 칩(52)에 원하는 가압력이 얻어지는 이동 거리(스트로크)로 하면 된다.
도 5는 가압 가열 툴(38)을 반도체 칩(52)에 밀어붙인 상태를 도시하는 가압 가열 헤드(30)의 일부의 단면도이다. 탄성체(40)가 압축되어 탄성 변형됨으로써, 반도체 칩(52)의 높이에 변동이 있어도, 변동이 흡수되어, 가압 가열 툴(38)에 의해 반도체 칩(52)의 각각을 원하는 가압력으로 가압할 수 있다. 또한, 반도체 칩(52)이 없는 부분에 있어서는, 가압 가열 툴(38)은 기판(50)의 표면에 접촉된 상태가 된다.
가압 가열 툴(38)은 반도체 칩(52)의 하나 하나에 대하여 1개씩 마련되기 때문에, 각 가압 가열 툴(38)은 독립적으로 이동(변위) 가능하여, 반도체 칩(52)을 독립적으로 가압할 수 있다. 이러한 기구에 의해, 반도체 칩(52)의 높이의 변동을 흡수할 수 있는 것이다.
탄성체(40)는 히터 블록(32)에 접촉하기 때문에, 내열성을 갖는 탄성 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 우레탄 고무에 의해 탄성체(40)를 형성하는 것으로 하지만, 고무나 플라스틱 등의 탄성체에 한정되지 않고, 실리콘겔 등의 겔화물이나 금속제의 스프링 등도 이용할 수 있다.
가압 가열 툴(38)은 반도체 칩(52)을 가압하는 기능 뿐만 아니라, 반도체 칩(52)을 가열하여 반도체 칩(52)과 기판(50) 사이의 언더필재나 땜납을 가열하는 기능도 갖는다.
히터 블록(32)에는 히터가 마련되어 있어, 히터 블록(32)을 가열할 수 있다. 히터 블록(32)이 가열되면 그 열은 구리제의 홀더(34)를 통해 가압 가열 툴(38)에 전달되고, 가압 가열 툴(38)의 선단 부분도 가열된다. 따라서, 가압 가열 툴(38)의 선단 부분에 의해 가압되어 있는 반도체 칩(52)도 가열되어, 그 결과 반도체 칩(52) 아래의 언더필재나 땜납도 가열된다.
본 실시형태에서는, 복수의 가압 가열 툴(38)의 각각에 히터를 마련할 필요는 없으며, 단일의 히터 블록으로부터의 열을 복수의 가압 가열 툴(38)에 전달하여 가압 가열 툴(38)을 가열하기 때문에, 가열 기구가 간소화되고, 가열의 제어도 히터 블록(38)을 가열하는 히터의 제어에 의해 수행될 수 있다.
또한, 탄성체(40)는 우레탄 고무에 한정되지 않고, 여러 가지 탄성 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 도 6은 탄성체로서 코일 스프링(44)을 이용한 가압 가열 헤드(30)의 일부의 단면도이다. 탄성체로서 금속제의 코일 스프링(44)을 이용함으로써, 히터 블록(32)의 열을 코일 스프링(44)을 통해서도 가압 가열 툴(38)에 전달할 수 있다. 홀더(34)의 수용부(36)의 내면과 가압 가열 툴(38)의 외주면 사이에 전열성(傳熱性) 오일(37) 등을 마련하여 열전달을 향상시키는 것으로 해도 좋다. 또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 코일 스프링(44)의 내측에 전열성이 좋은 열전도 겔 등의 탄성체(46)를 더 마련하여, 가압 가열 툴(38)에 대한 열의 전달을 더 향상시킬 수도 있다. 또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 홀더(34)의 수용부(36)의 내벽과 가압 가열 툴(38)의 외주 사이에 구름 접촉 방식의 볼 부시(48)를 마련하여, 가압 가열 툴(38)에 대한 열의 전달을 더 향상시킬 수도 있다.
도 9는 가압력을 발생시키기 위한 탄성체를 대신하여 작동 오일 등의 유체를 이용한 경우의 가압 가열 헤드의 일부의 단면도이다. 홀더(34)에 형성된 수용부(36) 주위를 O링 등의 시일재(54)로 시일하여, 수용부(36) 내에 작동 오일 등의 유체(액체)(56)를 충전한다. 유체(56)의 충전은 히터 블록(32)에 형성한 통로(32a)를 통해 행한다. 가압 가열 툴(38)의 선단을 반도체 칩(52)에 접촉한 상태에서, 수용부(36) 내의 유체(56)를 가압함으로써, 반도체 칩(52)을 가압할 수 있다. 유체(56)를 열전도성이 좋은 것으로 함으로써, 히터 블록으로부터의 열을 유체(56)를 통해서도 가압 가열 툴(38)에 효율적으로 전달할 수 있다.
다음으로, 기판(50)을 스테이지(8) 상에 올려놓기 위한 기판 이동 장치인 기판 핸들러에 대해서 설명한다.
도 10은 기판 핸들러(60)가 가압 가열 장치의 하측 베이스(2)에 부착된 상태를 도시하는 측면도이다. 도 10에서, 가압 가열 장치의 가이드 로드(4)의 도시는 생략되어 있다. 기판 핸들러(60)는, 예컨대 외부 반송(搬送) 장치인 반송 컨베이어(80)에 의해 반송되어 오는 기판(50)을 픽업하여 스테이지(8) 상에 올려놓고, 또한 스테이지(8) 상의 기판(50)을 픽업하여 반송 컨베이어(80)로 복귀시키기 위한 기판 이재(移載) 장치이다.
기판 핸들러(60)는, 기판(50)을 픽업하여 유지하기 위한 기판 테이블(62)을 구비한다. 기판을 유지하는 유지 테이블인 기판 테이블(62)은, 아암 구동 기구(66)에 의해 구동되는 아암(64)에 고정되어 있다. 아암(64)은, 아암 구동 기구(66)를 구동시킴으로써, 도 10에 있어서 좌우 방향으로 수평으로 이동하여, 기판 테이블(62)을 반송 컨베이어(80) 상의 제2 위치와 스테이지(8) 상의 제1 위치 사이에서 이동시킬 수 있다. 기판(50)의 픽업 동작은, 반송 컨베이어(80)의 아래에 마련된 기판 리프터(82)와 스테이지(8)의 상하 방향의 이동에 의해 행해지기 때문에, 기판 테이블(62)은 수평 방향으로 이동하는 것만으로 충분하다.
도 11은 기판 테이블(62)의 분해 사시도이다. 기판 테이블(62)은 コ자 형상의 프레임 부재이며, コ자의 내측의 3변에 기판 결합부(62a)가 마련되어 있다. 기판 결합부(62a)는 기판(50)의 3변에 결합하여 기판(50)을 유지할 수 있다. 기판 테이블(62)의 상부에는 상부 가이드(68)가 마련되어 있다. 상부 가이드(68)는, 기판 결합부(62a)에 의해 유지되어 있던 기판(50)이 스테이지(8)에 의해 들어올려졌을 때에, 기판(50)에 접촉해서 기판(50)을 압박하여 고정하기 위한 압박 부재이다. 또한, 도 10에서, 기판 테이블(62)은 コ자의 개구된 부분이 반송 컨베이어(80)의 방향을 향한 상태로 배치되어 있다.
도 12는 가압 가열 헤드(30)와 스테이지(8) 사이에 위치한 기판 테이블(62)과, 스테이지(8) 근방에 배치된 반송 컨베이어(80)의 위치 관계를 도시하는 개략도이다. 도 12의 개략도에 기초하여 기판 핸들러(60)의 동작에 대해서 설명한다. 도 13 내지 도 21은, 가압 가열 헤드(30)와 스테이지(8)와 기판 테이블(62)의 일련 의 동작을 도시하는 개략도이다.
우선, 도 13에 도시하는 바와 같이, 반도체 칩이 올려놓여진 기판(50)이 반송 컨베이어(80)에 의해 반송되어 와서, 기판(50)을 픽업하는 위치에 위치 결정된다. 그러면, 도 14에 도시하는 바와 같이, 반송 컨베이어(80) 아래에 있는 기판 리프터(82)가 상승하여, 기판(50)을 들어올린다. 이때의 기판(50)의 높이는, 기판 테이블(62)의 기판 결합부(62a)보다 약간 높은 위치이다. 그리고, 도 15에 도시하는 바와 같이, 기판 테이블(62)이 수평 방향으로 이동하여 기판(50)의 기판 결합부(62a)가 기판(50) 아래로 들어간다. 그리고, 도 16에 도시하는 바와 같이, 기판 리프터(82)가 하강하면, 기판(50)은 기판 결합부(62a)에 결합되어 유지된 상태가 된다.
다음으로, 기판 테이블(62)은 기판(50)을 유지한 채로, 도 17에 도시하는 바와 같이 스테이지(8) 위까지 수평으로 이동한다. 그리고, 도 18에 도시하는 바와 같이, 스테이지(8)가 상승하여 기판(50)은 스테이지(8) 상에 올려놓여진다. 이때, 기판(50)은 상부 가이드(68)에 의해 스테이지(8)에 밀어붙여져, 기판(50)의 휘어짐에 의한 부상(浮上)이 방지된다. 스테이지(8)로부터의 열에 의해 기판(50) 상에 공급되어 있는 언더필재가 가열된다. 이 가열 공정은 제1 가열 공정이며, 언더필재가 완전히 경화되지 않고 겔화될 정도의 가열 온도 및 가열 시간으로 설정된다.
제1 가열 공정이 종료되면, 도 19에 도시하는 바와 같이 가압 가열 헤드(30)가 하강하여, 복수의 가압 가열 툴(38)에 의해 복수의 반도체 칩(52)을 동시에 가압하면서, 제2 가열 공정이 행해진다. 제2 가열 공정에서는, 복수의 가압 가열 툴(38)로부터의 열에 의해 복수의 반도체 칩(52)을 동시에 가열함으로써, 반도체 칩(52) 아래의 언더필재를 경화시킨다. 땜납 접합의 경우는, 이 제2 가열 공정에서 땜납을 용융시킨다.
제2 가열 공정이 종료되었다면, 도 20에 도시하는 바와 같이, 가압 가열 헤드(30)를 상승시키고, 또한 스테이지(8)를 하강시킨다. 스테이지(8)가 하강하면, 기판(50)은 기판 테이블(62)의 기판 결합부(62a)에 결합되어, 기판 테이블(62)에 유지된다. 그리고, 도 21에 도시하는 바와 같이, 기판 테이블(62)이 반송 컨베이어(80) 위로 수평으로 이동한다. 그 후, 기판 리프터(82)가 상승하여 기판(50)을 약간 들어올리고, 기판 테이블(62)이 후퇴하고 나서, 기판 리프터가 하강함으로써, 기판(50)은 반송 컨베이어(80) 상에 올려놓여져, 다음 공정으로 반송된다.
또한, 전술한 기판 핸들러(60)는 가압 가열 장치의 일부로서 마련되어 있으나, 가압 가열 장치 이외의 처리 장치와 협동하여 기판 등의 피처리체를 이동시키는데 이용할 수 있다. 예컨대, 처리 장치로서 본딩 장치가 있으며, 본딩 장치의 본딩 스테이지 상의 제1 위치와 반송 장치 상의 제2 위치 사이에서 피처리체인 기판을 이동시키는데 이용할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서는 이하의 사항을 개시한다.
(부기 1)
피가압 가열체를 올려놓는 스테이지와,
이 스테이지에 대향하여 배치된 가압 가열 헤드와,
이 가압 가열 헤드를 상기 스테이지에 대하여 이동 가능하게 지지하는 가압 구동 기구
를 구비하는 가압 가열 장치로서,
상기 가압 가열 헤드는,
복수의 가압 가열 툴과,
이 복수의 가압 가열 툴의 각각을 독립적으로 수용하는 홀더와,
상기 복수의 가압 가열 툴의 단부에 접촉하여 열을 전달하는 단일의 히터 블록과,
상기 복수의 가압 가열 툴의 각각을 상기 홀더에 대하여 독립적으로 이동 가능하게 지지하는 지지체
를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 2)
부기 1에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 가압 가열 툴은 상기 홀더를 관통하여 형성된 복수의 수용부에 각각 미끄럼 이동 가능하게 수용되고, 상기 수용부 내에 상기 지지체가 상기 가압 가열 툴과 함께 수용되는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 3)
부기 2에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 지지체는, 상기 히터 블록과 상기 가압 가열 툴 사이에 배치되어 상기 가압 가열 툴을 탄성적으로 지지하는 탄성체인 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 4)
부기 3에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 탄성체는, 상기 히터 블록과 상기 가압 가열 툴 사이에 배치된 고무 부재인 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 5)
부기 3에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 탄성체는, 상기 히터 블록과 상기 가압 가열 툴 사이에 배치된 금속 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 6)
부기 2 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 가압 가열 툴과 상기 홀더의 상기 수용부의 내벽 사이에 열전도 오일이 공급되어 있는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 7)
부기 2에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 지지체는 상기 수용부에 밀봉된 액체이며, 상기 액체를 가압함으로써 상기 가압 가열 툴에 가압력을 가하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 8)
부기 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 스테이지에 히터가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 9)
부기 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 가압 가열 툴과 상기 히터 블록과 상기 홀더는 구리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 10)
부기 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 스테이지를 상하로 이동시키는 수직 이동 기구와,
상기 스테이지 상의 제1 위치와 외부 반송 장치 상의 제2 위치 사이에서 상기 피가압 가열체를 수평 방향으로 이동시키는 피가압 가열체 이동 장치
를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 11)
부기 10에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 피가압 가열체 이동 장치는,
상기 피가압 가열체를 유지하는 유지 테이블과,
상기 유지 테이블을 지지하는 아암과,
상기 아암을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동 기구
를 구비하고,
상기 수평 이동 기구는 상기 제1 위치에 대하여 상기 제2 위치와 반대측에 배치되며, 상기 유지 테이블이 상기 제2 위치에 있을 때에 상기 아암은 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치를 향하여 뻗어지는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 12)
부기 11에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 유지 테이블은, 상기 제2 위치에 대향하는 측의 한 변이 개구된 コ자 형상의 부재이고, 상기 피가압 가열체에 결합하는 결합부를 3변에 구비하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 13)
부기 12에 기재된 가압 가열 장치로서,
상기 피가압 가열체 이동 장치는, 상기 유지 테이블의 상방에 마련되어 상기 피가압 가열체가 상기 스테이지 상에 올려놓여졌을 때에 상기 스테이지에 밀어붙이는 압박 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
(부기 14)
복수의 가압 가열 툴을 탄성체를 통해 단일의 홀더에서 독립적으로 지지하고,
상기 홀더를 이동시켜 복수의 상기 가압 가열 툴을 복수의 피가압 가열체의 각각에 대하여 가압하며, 단일의 히터 블록으로부터 상기 복수의 가압 가열 툴을 통해 열을 전달하여 상기 피가압 가열체를 가열하는
것을 특징으로 하는 가압 가열 방법.
(부기 15)
수직 방향으로 이동 가능한 스테이지 상의 제1 위치와 외부 반송 장치 상의 제2 위치 사이에서 피처리체를 이동시키기 위한 피처리체 이동 장치로서,
상기 피처리체를 유지하는 유지 테이블과,
상기 유지 테이블을 지지하는 아암과,
상기 아암을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동 기구
를 구비하고,
상기 수평 이동 기구는 상기 제1 위치에 대하여 상기 제2 위치와 반대측에 배치되며, 상기 유지 테이블이 상기 제2 위치에 있을 때에 상기 아암은 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치를 향하여 뻗어지는 것을 특징으로 하는 피처리체 이동 장치.
(부기 16)
부기 15에 기재된 피처리체 이동 장치로서,
상기 유지 테이블은, 상기 제2 위치에 대향하는 측의 한 변이 개구된 コ자 형상의 부재이고, 상기 피가압 가열체에 결합하는 결합부를 3변에 구비하는 것을 특징으로 하는 피처리체 이동 장치.
(부기 17)
부기 16에 기재된 피처리체 이동 장치로서,
상기 유지 테이블의 상방에 마련되어 상기 피처리체가 상기 스테이지 상에 올려놓여졌을 때에 상기 스테이지에 밀어붙이는 압박 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 피처리체 이동 장치.
도 1은 일 실시형태에 따른 가압 가열 장치의 개략적인 구성을 도시하는 정면도.
도 2는 가압 가열 헤드와 스테이지를 하측에서 본 사시도.
도 3은 가압 가열 헤드의 분해 사시도.
도 4는 가압 가열 헤드의 일부의 확대 단면도.
도 5는 가압 가열 툴을 반도체 칩에 밀어붙인 상태를 도시하는 가압 가열 헤드의 일부의 단면도.
도 6은 탄성체로서 코일 스프링을 이용한 가압 가열 헤드의 일부의 단면도.
도 7은 코일 스프링의 내측에 전열성 겔을 마련한 경우의 가압 가열 헤드의 일부의 단면도.
도 8은 홀더의 수용부의 내벽과 가압 가열 툴의 외주 사이에 구름 접촉 방식의 볼 부시를 마련한 경우의 가압 가열 헤드의 일부의 단면도.
도 9는 가압력을 발생시키기 위한 탄성체를 대신하여 작동 오일 등의 유체를 이용한 경우의 가압 가열 헤드의 일부의 단면도.
도 10은 기판 핸들러가 가압 가열 장치의 하측 베이스에 부착된 상태를 도시하는 측면도.
도 11은 기판 테이블의 분해 사시도.
도 12는 가압 가열 헤드와 스테이지 사이에 위치한 기판 테이블과 스테이지 근방에 배치된 반송 컨베이어의 위치 관계를 도시하는 개략도.
도 13은 가압 가열 헤드와 스테이지와 기판 테이블의 일련의 동작을 도시하는 개략도.
도 14는 가압 가열 헤드와 스테이지와 기판 테이블의 일련의 동작을 도시하는 개략도.
도 15는 가압 가열 헤드와 스테이지와 기판 테이블의 일련의 동작을 도시하는 개략도.
도 16은 가압 가열 헤드와 스테이지와 기판 테이블의 일련의 동작을 도시하는 개략도.
도 17은 가압 가열 헤드와 스테이지와 기판 테이블의 일련의 동작을 도시하는 개략도.
도 18은 가압 가열 헤드와 스테이지와 기판 테이블의 일련의 동작을 도시하는 개략도.
도 19는 가압 가열 헤드와 스테이지와 기판 테이블의 일련의 동작을 도시하는 개략도.
도 20은 가압 가열 헤드와 스테이지와 기판 테이블의 일련의 동작을 도시하는 개략도.
도 21은 가압 가열 헤드와 스테이지와 기판 테이블의 일련의 동작을 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 하측 베이스
4 : 가이드 로드
6 : 상측 베이스
8 : 스테이지
10 : 스테이지 지지판
12 : 스테이지 구동 모터
14 : 볼 나사
16 : 헤드 지지판
18 : 헤드 구동 모터
20 : 볼 나사
30 : 가압 가열 헤드
32 : 히터 블록
32a : 통로
34 : 홀더
36 : 수용부
37 : 전열성 오일
38 : 가압 가열 툴
40 : 탄성체
42 : 커버
44 : 코일 스프링
46 : 탄성체
48 : 볼 부시
50 : 기판
52 : 반도체 칩
54 : 시일재
56 : 유체
60 : 기판 핸들러
62 : 기판 테이블
62a : 기판 결합부
64 : 아암
66 : 아암 구동 기구
68 : 상부 가이드
80 : 반송 컨베이어
82 : 기판 리프터

Claims (10)

  1. 피가압 가열체를 올려놓는 스테이지와,
    이 스테이지에 대향하여 배치된 가압 가열 헤드와,
    이 가압 가열 헤드를 상기 스테이지에 대하여 이동 가능하게 지지하는 가압 구동 기구
    를 구비하는 가압 가열 장치로서,
    상기 가압 가열 헤드는,
    복수의 가압 가열 툴과,
    이 복수의 가압 가열 툴의 각각을 독립적으로 수용하는 홀더와,
    상기 복수의 가압 가열 툴의 단부에 접촉하여 열을 전달하는 단일의 히터 블록과,
    상기 복수의 가압 가열 툴의 각각을 상기 홀더에 대하여 독립적으로 이동 가능하게 지지하는 지지체
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가압 가열 툴은 상기 홀더를 관통하여 형성된 복수의 수용부에 각각 미끄럼 이동 가능하게 수용되고, 상기 수용부 내에 상기 지지체가 상기 가압 가열 툴과 함께 수용되는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지지체는, 상기 히터 블록과 상기 가압 가열 툴 사이에 배치되어 상기 가압 가열 툴을 탄성적으로 지지하는 탄성체인 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탄성체는, 상기 히터 블록과 상기 가압 가열 툴 사이에 배치된 고무 부재인 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 탄성체는, 상기 히터 블록과 상기 가압 가열 툴 사이에 배치된 금속 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가압 가열 툴과 상기 홀더의 상기 수용부의 내벽 사이에 열전도 오일이 공급되어 있는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 지지체는 상기 수용부에 밀봉된 액체이고, 상기 액체를 가압함으로써 상기 가압 가열 툴에 가압력을 가하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이지에 히터가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가압 가열 툴과 상기 히터 블록과 상기 홀더는 구리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가압 가열 장치.
  10. 복수의 가압 가열 툴을 탄성체를 통해 단일의 홀더에 독립적으로 지지하고,
    상기 홀더를 이동시켜 복수의 상기 가압 가열 툴을 복수의 피가압 가열체의 각각에 대하여 가압하며, 단일의 히터 블록으로부터 상기 복수의 가압 가열 툴을 통해 열을 전달하여 상기 피가압 가열체를 가열하는 것을 특징으로 하는 가압 가열 방법.
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