KR20110073453A - 부품 실장 장치 및 부품 실장 방법 - Google Patents

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KR20110073453A
KR20110073453A KR1020117006065A KR20117006065A KR20110073453A KR 20110073453 A KR20110073453 A KR 20110073453A KR 1020117006065 A KR1020117006065 A KR 1020117006065A KR 20117006065 A KR20117006065 A KR 20117006065A KR 20110073453 A KR20110073453 A KR 20110073453A
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Abstract

부품 공급 스테이지와 부품 중계 스테이지, 부품 실장 스테이지의 3개의 스테이지의 배치를 적절하게 하여, 픽업 헤드와 실장 헤드의 효율적인 이동을 실현함으로써 생산 효율을 향상시킨 부품 실장 장치 및 부품 실장 방법을 제공한다. 웨이퍼 시트 홀더(2)로부터 칩(4)을 픽업하는 픽업 헤드(5)와 픽업한 칩(4)을 임시 적치하는 칩 중계 테이블(6)과 칩 중계 테이블(6)에 임시 적치된 칩(4)를 수취하는 실장 헤드(7)와 실장 헤드(7)로 수취하는 칩(4)을 기판(8)에 실장하는 기판 지지 테이블(9)을 구비하여 칩 중계 테이블(6)이 웨이퍼 시트 홀더(2)와 기판 지지 테이블(9) 사이의 높이가 되도록 배치하는 것으로 픽업 헤드(5)와 실장 헤드(7)의 이동 시간의 균형을 도모한다.

Description

부품 실장 장치 및 부품 실장 방법{COMPONENT MOUNTING APPARATUS AND COMPONENT MOUNTING METHOD}
본 발명은, 실리콘 웨이퍼를 다이싱(dicing; 절단 공정)에 의해 개별 소자로 분리한 다이(die) 등과 같은 부품을 기판에 실장하는 부품 실장 장치 및 부품 실장 방법에 관한 것이다.
종래의 다이 본딩(die bonding) 장치는, 박편화된 실리콘 웨이퍼를 다이싱에 의해 개별 소자로 분리한 다이(부품)를 공급하는 부품 공급 스테이지와, 부품 공급 스테이지로부터 픽업 헤드에 의해 픽업된 다이를 실장 헤드로 전달하기 위해 임시 적치하는 부품 중계 스테이지와, 실장 헤드에 의해 다이를 기판에 본딩하는 부품 실장 스테이지와 같은 3개의 작업 스테이지를 구비하고 있다. 부품 중계 스테이지는 다이를 페이스 업(face-up; 표면이 위로 향한 상태)으로 실장하는 경우에 이용된다. 다이를 페이스 다운(face-down; 표면이 아래로 향한 상태)으로 실장하는 경우에는 픽업 헤드가 상하 반전하여 페이스 다운 상태가 된 다이를 실장 헤드에 직접 전달하고 있다(일본 특허공개 제2006-93321호 공보).
특허 문헌 1 : 일본 특허공개 제2006-93321호 공보
페이스 업 실장의 경우, 픽업 헤드는 부품 공급 스테이지와 부품 중계 스테이지 사이를 왕복 이동하고, 실장 헤드는 부품 중계 스테이지와 부품 실장 스테이지 사이를 왕복 이동하여 다이 본딩을 실행하므로, 2개의 헤드를 불필요한 대기 시간을 발생시키지 않고 효율적으로 이동시키는 것이 생산 효율을 향상시키는 중요한 과제로 되어 있다.
따라서, 본 발명은 부품 공급 스테이지, 부품 중계 스테이지, 부품 실장 스테이지와 같은 3개의 스테이지의 배치를 적절하게 하여, 픽업 헤드와 실장 헤드의 효율적인 이동을 실현함으로써 생산 효율을 향상시킨 부품 실장 장치 및 부품 실장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 실시형태의 부품 실장 장치는 부품 공급 스테이지와, 상기 부품 공급 스테이지로부터 부품을 픽업하는 픽업 헤드와, 픽업한 부품을 임시 적치하는 부품 중계 스테이지와, 상기 부품 중계 스테이지에 임시 적치된 부품을 수취하는 실장 헤드와, 상기 실장 헤드로 수취한 부품을 기판에 실장하는 부품 실장 스테이지를 구비하고, 부품 중계 스테이지가 부품 공급 스테이지와 부품 실장 스테이지 사이의 높이가 되도록 배치되어 있다.
본 발명의 제2 실시형태의 부품 실장 장치는 청구항 1에 기재된 부품 실장 장치이며, 수평방향으로 이동하는 부품 공급 스테이지의 적어도 일부가 진입가능한 공간이 부품 중계 스테이지의 하방에 형성되어 있다.
본 발명의 제3 실시형태의 부품 실장 장치는 청구항 1 또는 2에 기재된 부품 실장 장치이며, 부품 중계 스테이지가 부품 실장 스테이지 근처의 높이에 배치되어 있다.
본 발명의 제4 실시형태의 부품 실장 장치는 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 부품 실장 장치이며, 상기 픽업 헤드는 부품 중계 스테이지 상에 진입 가능하고 수평축 주위로 반전 가능하며, 상기 실장 헤드는 상기 픽업 헤드의 반전에 따라 반전된 부품, 또는 반전되지 않은 채 상기 부품 중계 스테이지에 임시 적치된 부품을 수취한다.
본 발명의 제5 실시형태의 부품 실장 방법은 부품 공급 스테이지에서 공급된 부품을 픽업 헤드로 픽업하여 부품 중계 스테이지에 임시 적치하는 임시 적치 공정과, 상기 부품 중계 스테이지에 임시 적치된 부품을 실장 헤드로 수취해 기판에 실장하는 실장 공정을 포함하는 부품 실장 방법으로서, 상기 임시 적치 공정에서 부품은 부품 공급 스테이지에 의해 부품이 공급되는 제1의 높이로부터 제1의 높이보다 높은 제2의 높이에 있는 부품 중계 스테이지로 이송되고, 상기 실장 공정에서 부품은 부품 중계 스테이지가 배치된 제2의 높이로부터, 제2의 높이보다 높은 제3의 높이의 기판으로 이송되고, 상기 임시 적치 공정은 부품을 부품 공급 스테이지로부터 픽업하도록 픽업 헤드를 부품 중계 스테이지로부터 부품 공급 스테이지로 이동시키는 제1 공정, 및 부품을 부품 중계 스테이지에 임시 적치하도록 픽업 헤드를 부품 공급 스테이지로부터 부품 중계 스테이지로 이동시키는 제2 공정으로 이루어지고, 상기 실장 공정은 부품을 부품 중계 스테이지에서 수취하도록 실장 헤드를 기판으로부터 부품 중계 스테이지로 이동시키는 제3 공정, 및 부품을 기판에 실장하도록 실장 헤드를 부품 중계 스테이지로부터 기판으로 이동시키는 제4 공정으로 이루어지며, 상기 임시 적치 공정에서의 제2 공정과 상기 실장 공정에서의 제3 공정이 병행된다.
부품 중계 스테이지가 부품 공급 스테이지와 부품 실장 스테이지 사이의 높이에 배치된 것으로, 부품 공급 스테이지와 부품 중계 스테이지 사이를 이동하는 픽업 헤드의 이동거리와, 부품 실장 스테이지와 부품 중계 스테이지 사이를 이동하는 실장 헤드의 이동거리와의 균형을 도모할 수 있다. 이동거리의 균형이 잡힌 양 헤드는 불필요한 대기시간 없이 효율적으로 이동됨으로써 부품 실장 장치 및 부품 실장 방법에 있어서의 생산 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치의 사시도, 및
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치의 개략 구성도이다.
본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조해 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 부품 실장 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 부품 실장 장치의 개략 구성도이다.
우선, 도 1과 도 2를 참조하여 부품 실장 장치의 전체 구성 및 그 동작에 관해서 설명한다. 부품 실장 장치(1)는, 웨이퍼 시트 홀더(wafer sheet holder; 2)와, 웨이퍼 시트 홀더(2)로 유지되는 웨이퍼 시트(3)로부터 칩(4)을 취출하는 픽업 헤드(5)와, 픽업 헤드(5)가 웨이퍼 시트(3)로부터 취출된 칩(4)을 임시 적치하는 칩 중계 테이블(6)과, 웨이퍼 시트(3)로부터 취출된 칩(4)을 픽업 헤드(5) 또는 칩 중계 테이블(6)로부터 수취하는 실장 헤드(7)와, 기판(8)을 지지하는 기판 지지 테이블(9)과, 기판(8)에 칩(4)을 접착하기 위한 페이스트 접착제를 도포하는 디스펜서(10)와, 웨이퍼 시트(3)에 접착된 칩(4)의 위치나 방향을 확인하기 위한 제1 카메라(11)와, 칩 중계 테이블(6)에 임시 적치된 칩(4)의 위치나 방향을 확인하기 위한 제2 카메라(12)와, 기판(8)에 설정된 페이스트 접착제의 도포 위치를 확인하기 위한 제3 카메라(13)와, 실장 헤드(7)가 수취한 칩(4)의 위치나 방향을 확인하기 위한 제4 카메라(14)를 구비하고 있다. 제1카메라(11), 제2 카메라(12), 제3 카메라(13)는 각각 촬상 대상의 연직상방에 배치되어 연직하방을 촬상 영역으로 한다. 이에 대해, 제4 카메라(14)는 촬상 대상의 연직하방에 배치되어 연직상방을 촬상 영역으로 한다.
실장 헤드(7)는 제1 직선 이동 장치(20)와 제2 직선 이동 장치(21)에 의해 수직 방향 및 수평 방향(제1 방향)으로 이동될 수 있다. 디스펜서(10)는 제3 직선 이동 장치(22)와 제2 직선 이동 장치(21)에 의해, 실장 헤드(7)와 마찬가지로 수직방향 및 수평 방향(제1 방향)으로 이동될 수 있다. 픽업 헤드(5)는 제1 방향과 수평면 내에서 직교하는 제2 방향으로 연장하는 회전 암(23)의 선단에 장착된다. 회전 암(23)은 중심축 주위로 회전할 수 있고, 이 회전에 의해 픽업 헤드(5)는 상하 반전하고, 노즐(24)의 방향을 상향이나 하향으로 변경할 수 있다. 픽업 헤드(5)는 회전 암(23)과 함께 제4 직선 이동 장치(25)에 장착되어 수직 방향 및 수평 방향(제1 방향 및 제2 방향)으로 이동될 수 있다.
웨이퍼 시트 홀더(2)는 제5 직선 이동 장치(26)에 의해 소정의 높이로 수평 방향(제1 방향 및 제2 방향)으로 이동될 수 있다. 웨이퍼 시트 홀더(2)의 하방에는 칩(4)의 상승장치(up-thrust device; 27)가 구비된다. 상승장치(27)는 제1 카메라(11)의 하부와 연직방향으로 상하의 위치관계가 되게 배치되어 있다. 웨이퍼 시트 홀더(2)는 상승장치(27)에 대해 수평 이동하는 것으로, 웨이퍼 시트에 접착된 복수의 칩 중 어느 하나의 칩(4)은 상승장치(27)의 수직 상방에 위치된다. 상승장치(27)에 의해 상방에 밀어 올려진 칩(4)은 픽업 헤드(5)의 노즐(24)로 흡착되고, 웨이퍼 시트(3)로부터 박리된다.
칩 중계 테이블(6)은 제6 직선 이동 장치(28)에 의해, 기판 지지 테이블(9)은 제7 직선 이동 장치(29)에 의해 소정의 높이로 제1, 제2방향으로 이동될 수 있다. 디스펜서(10)와 실장 헤드(7)에 하향으로 장착된 노즐(30)로 흡착된 칩(4)은 제1 방향으로 이동하고, 기판(8)이 제2 방향으로 이동하는 것으로, 기판(8)의 임의의 위치에 페이스트 접착제를 도포하고 그 위치에 칩(4)을 실장한다. 칩(4)을 페이스 업하여 실장하는 경우에는, 픽업 헤드(5)로 픽업한 칩(4)을 반전하지 않고 일단 칩 중계 테이블(6)에 임시 적치하고, 이 칩(4)을 실장 헤드(7)로 픽업하여 기판(8)에 실장한다. 이에 반해 페이스 다운으로 실장하는 경우에는, 픽업 헤드(5)가 상하 반전하여 웨이퍼 시트(3)로부터 페이스 업 한 상태로 픽업한 칩(4)을 반전시키고 페이스 다운 상태로 전환한 뒤에 실장 헤드(7)로 직접 전달한다.
다음으로, 도 2를 참조하여 웨이퍼 시트 홀더(2)와 칩 중계 테이블(6)과 기판 지지 테이블(9)의 배치에 관해서 설명한다. 칩 중계 테이블(6)과 기판 지지 테이블(9)은 테이블(31)의 위에 제1 방향으로 병렬로 배치된다. 기판 지지 테이블(9)은 칩 중계 테이블(6)보다도 높은 위치에 배치된다. 테이블(31)은 기판 지지 테이블(9) 측에서 베이스 상에 지지되고, 칩 중계 테이블(6)의 하방에는 공간이 형성된다. 웨이퍼 시트 홀더(2)는 테이블(31)의 칩 중계 테이블(6)측에서, 테이블(31)보다 낮은 위치에 배치된다. 칩 중계 테이블(6)의 하방에 형성된 공간은, 웨이퍼 시트 홀더(2)가 임의의 칩(4)을 상승장치(27)의 수직 상방에 위치시킬 때 그 일부를 진입시킬 수 있는 공간이다.
부품 실장 장치(1)가 하나의 칩(4)을 기판(8)에 페이스 업 상태로 실장하는 경우, 픽업 헤드(5)는 웨이퍼 시트 홀더(2)로 유지된 웨이퍼 시트(3)와 칩 중계 테이블(6) 사이를 이동하여 칩(4)을 임시 적치한다. 한편 실장 헤드(7)는 칩 중계 테이블(6)과 기판 지지 테이블(9)에 지지된 기판(8) 사이를 이동하여 칩(4)을 실장한다. 이때, 칩(4)을 임시 적치하는 공정에서는, 웨이퍼 시트(3)가 배치된 제1의 높이로부터 제1의 높이보다 높은 제2의 높이에 있는 칩 중계 테이블(6)로 칩(4)이 이송되고, 칩(4)을 실장하는 공정에서는, 칩 중계 테이블(6)이 배치된 제2의 높이로부터, 제2의 높이보다 높은 제３의 높이에 있는 기판(8)에 칩(4)이 이송된다. 또한, 칩(4)을 임시 적치하는 공정은, 칩(4)을 웨이퍼 시트(3)로부터 픽업하도록 픽업 헤드(5)를 칩 중계 테이블(6)로부터 웨이퍼 시트(3)로 이동시키는 공정(제1 공정)과, 픽업한 칩(4)을 칩 중계 테이블(6)로 임시 적치하도록 픽업 헤드(5)를 웨이퍼 시트(3)로부터 칩 중계 테이블(6)로 이동시키는 공정(제2 공정)을 포함하고, 칩(4)을 실장하는 공정은, 칩(4)을 칩 중계 테이블(6)에 수취하도록 실장 헤드(7)를 기판 지지 테이블(9)에 지지된 기판(8)으로부터 칩 중계 테이블(6)로 이동시키는 공정(제3 공정)과, 칩(4)을 기판(8)에 실장하도록 실장 헤드(7)를 칩 중계 테이블(6)로부터 기판 지지 테이블(9)에 지지된 기판(8)으로 이동시키는 공정(제4 공정)을 포함한다. 이러한 복수 헤드의 협력에 의한 실장 방법에서는, 어떠한 헤드에도 이동에 대한 대기 시간이 생기지 않도록, 칩(4)을 임시 적치하는 공정에서의 제2 공정이 실시되고 있을 때, 제2 공정과 칩(4)을 실장하는 공정에 있어서의 제4 공정을 병행하여 픽업 헤드(5)가 칩(4)을 임시 적치한 직후에 실장 헤드(7)가 칩 (4)을 수취하려는 오는 시점(timing)에 실장을 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 칩(4)을 임시 적치하는 공정에서의 제1 공정이 실시되고 있을 때, 제1 공정과 칩(4)을 실장하는 공정에 있어서의 제4 공정을 병행하여 실시하여, 픽업 헤드(5)가 웨이퍼 시트(3)에 칩(4)을 픽업하기 위해 이동한 직후에, 실장 헤드(7)가 기판(8)에 칩(4)을 실장하기 위해 이동하는 시점에 실장이 실시되는 것이 바람직하다. 따라서 부품 실장 장치(1)에서는, 상술한 것처럼, 칩 중계 테이블(6)이 웨이퍼 시트 홀더(2)와 기판 지지 테이블(9) 사이의 높이가 되도록 배치하는 것으로부터 픽업 헤드(5)와 실장 헤드(7)의 이동 시간의 균형을 도모한다.
칩 중계 테이블(6)을 구체적으로 어느 높이에 배치할지는, 픽업 헤드(5)와 실장 헤드(7)의 이동 속도나, 수평 이동거리, 픽업, 및 실장에 필요로 하는 시간 등을 감안해서 결정한다. 일반적으로 칩의 실장에 대한 위치 맞춤이나 가열 등에 시간을 필요로 하므로, 실장 헤드(7)의 이동거리를 단축하기 위해서 칩 중계 테이블(6)을 기판 지지 테이블(9) 근처에 배치하는 것이 바람직한 경우가 많다. 칩 중계 테이블(6)을 이와 같이 배치하는 것으로, 실장 헤드(7)가 칩(4)을 수취하러 왔을 때에 칩 중계 테이블(6)에 칩(4)이 임시 적치되어 있지 않거나, 픽업 헤드(5)가 칩(4)을 임시 적치하러 왔을 때에 선행 칩(4)이 임시 적치된 채로 있는 상태이거나 하는 사태가 없어져 생산 효율이 향상된다.
부품 실장 장치(1)에서는 웨이퍼 시트 홀더(2)에 테이블(31)의 하방으로 진입할 수 있는 공간이 마련되어 픽업 헤드(5)의 수평 이동거리를 단축할 수 있으므로, 칩 중계 테이블(6)을 보다 기판 지지 테이블(9)에 근접 배치하는 것이 가능하다. 따라서 실장 헤드(7)의 이동거리도 단축되어 전체적으로 양 헤드(5,7)의 이동거리가 단축되므로 생산 효율이 한층 더 향상된다.
본 발명은 복수의 헤드 간에 전달하는 부품을 기판에 실장하는 부품 실장 장치 및 부품 실장 방법에 유용하다.
1 부품 실장 장치
2 웨이퍼 시트 홀더
3 웨이퍼 시트
4 칩
5 픽업 헤드
6 칩 중계 테이블
7 실장 헤드
8 기판
9 기판 지지 테이블

Claims (5)

  1. 부품 공급 스테이지;
    상기 부품 공급 스테이지로부터 부품을 픽업하는 픽업 헤드;
    픽업한 부품을 임시 적치하는 부품 중계 스테이지;
    상기 부품 중계 스테이지에 임시 적치된 부품을 수취하는 실장 헤드; 및
    상기 실장 헤드로 수취한 부품을 기판에 실장하는 부품 실장 스테이지를 구비하고,
    상기 부품 중계 스테이지는 상기 부품 공급 스테이지와 상기 부품 실장 스테이지 사이의 높이가 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 부품 실장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    수평으로 이동하는 상기 부품 공급 스테이지의 적어도 일부가 진입가능한 공간이 상기 부품 중계 스테이지의 하방에 형성된 것을 특징으로 하는 부품 실장 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부품 중계 스테이지가 부품 실장 스테이지 근처의 높이에 배치된 것을 특징으로 하는 부품 실장 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 픽업 헤드는 상기 부품 중계 스테이지 상에 진입 가능한 동시에 수평축 주위로 반전 가능하고,
    상기 실장 헤드는 상기 픽업 헤드의 반전에 따라 반전된 부품, 또는 반전되지 않은 채 상기 부품 중계 스테이지에 임시 적치된 부품을 수취하는 것을 특징으로 하는 부품 실장 장치.
  5. 부품 공급 스테이지에서 공급된 부품을 픽업 헤드로 픽업하여 상기 부품 중계 스테이지에 임시 적치하는 임시 적치 공정; 및
    상기 부품 중계 스테이지에 임시 적치된 상기 부품을 실장 헤드로 수취해 기판에 실장하는 실장 공정을 포함하는 부품 실장 방법으로서,
    상기 임시 적치 공정에서 상기 부품은 상기 부품 공급 스테이지에 의해 상기 부품이 공급되는 제1의 높이로부터 제1의 높이보다 높은 제2의 높이에 있는 상기 부품 중계 스테이지로 이송되고,
    상기 실장 공정에서 상기 부품은 상기 부품 중계 스테이지가 배치된 제2의 높이로부터, 제2의 높이보다 높은 제3의 높이의 기판으로 이송되고,
    상기 임시 적치 공정은 상기 부품을 상기 부품 공급 스테이지로부터 픽업하도록 상기 픽업 헤드를 상기 부품 중계 스테이지로부터 상기 부품 공급 스테이지로 이동시키는 제1 공정, 및 상기 부품을 상기 부품 중계 스테이지에 임시 적치하도록 상기 픽업 헤드를 상기 부품 공급 스테이지로부터 상기 부품 중계 스테이지로 이동시키는 제2 공정으로 이루어지고,
    상기 실장 공정은 상기 부품을 상기 부품 중계 스테이지에서 수취하도록 상기 실장 헤드를 상기 기판으로부터 상기 부품 중계 스테이지로 이동시키는 제3 공정, 및 상기 부품을 상기 기판에 실장하도록 상기 실장 헤드를 상기 부품 중계 스테이지로부터 상기 기판으로 이동시키는 제4 공정으로 이루어지며,
    상기 임시 적치 공정에서의 상기 제2 공정과 상기 실장 공정에서의 제3 공정이 병행되는 것을 특징으로 하는 부품 실장 방법.
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