KR20110105535A - 비전카메라 일체형 픽업유닛을 구비하는 플립칩 장착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩을 플립하여 회로 기판상에 정밀하게 장착시키기 위한 장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 픽업유닛에 의해 파지되어 이송되는 칩의 유무 및 파지된 위치상태를 확인하기 위한 비전카메라를 픽업유닛과 일체형으로 구비하여, 고속 왕복하는 픽업유닛에 파지되는 칩의 이미지를 비전카메라가 캡쳐하기 위해 픽업유닛이 일시정지하는 동작을 생략하도록 하는 플립칩 장착 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상기 정렬용 비전카메라가 상기 픽업노즐에 파지되어 가이드레일을 따라 이송되는 칩의 파지여부 및 틀어짐이나 위치 정렬상태를 확인하되, 회전되는 상기 픽업노즐에 대응되는 위치에 픽업몸체와 일체형 구조를 이루도록 구비됨으로써, 픽업유닛이 X축 방향으로 고속왕복 동작하면서 정지동작 없이도 상기 정렬용 비전카메라에 의해 칩의 이미지 캡쳐가 가능하여, 회로 기판상에 칩을 장착하게 되는 장치의 동작 사이클을 효과적으로 단축시켜, 작업능률을 높일 수 있는 효과를 갖는다.

Description

비전카메라 일체형 픽업유닛을 구비하는 플립칩 장착 장치{.}

본 발명은 칩을 플립하여 회로 기판상에 정밀하게 장착시키기 위한 장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 픽업유닛에 의해 파지되어 이송되는 칩의 유무 및 파지된 위치상태를 확인하기 위한 비전카메라를 픽업유닛과 일체형으로 구비하여, 고속 왕복하는 픽업유닛에 파지되는 칩의 이미지를 비전카메라가 캡쳐하기 위해 픽업유닛이 일시정지하는 동작을 생략하도록 하는 플립칩 장착 장치에 관한 것이다.

최근 전자기계가 소형화됨에 따라, 칩을 회로 기판상에 더욱 조밀하게 장착하는 것이 요구되고 있다. 이에 따라, 전자 부품의 피치를 감소시키는 것뿐만 아니라 장착시 위치 설정 정밀도를 증가시키는 것이 필요하다.

일반적으로 원형인 웨이퍼를 절단하여 형성되는 개별의 칩을 회로 기판 등에 정밀하게 위치시키기 위해 부품 장착 장치가 사용된다. 이러한 전자 부품 장착장치는 크게 부품 적재부와 픽업유닛, 장착유닛 및 기판 공급부를 포함한다.

이러한 전자 부품 장착장치는 진공원과 연통하는 흡착노즐을 구비하는 픽업유닛에 의해 웨이퍼로부터 칩을 파지하여, 장착유닛으로 이동시키며 장착유닛은 픽업유닛으로부터 전달된 칩을 회로 기판상에 장착시킨다.

도 1은 일반적인 전자 부품 장착장치의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 장착장치는 웨이퍼 등의 전자부품이 공급되는 웨이퍼 적재부(100), 픽업노즐(202)이 구비되는 픽업유닛(200), 부품을 회로 기판상에 장착시키는 장착유닛(400) 및 회로 기판을 지지하는 기판 공급부(300)로 구성된다.

웨이퍼 적재부(100)는 웨이퍼 등의 전자 부품이 배치되는 테이블(110)과 X-Y축 방향으로 상기 테이블(110)을 구동하는 X-Y축 구동부(미도시) 및 상기 테이블(110)을 회전시키기 위한 회전 구동부(120)를 포함한다.

예를 들어 칩(F)과 같은 전자 부품으로 채워진 웨이퍼는 진공 흡입 등으로 상기 테이블(110) 상에 고정된다. 이러한 웨이퍼를 이루는 칩(F)들은 단지 상기 테이블(110) 상에 배치되어, 쉽게 들어 올려질 수 있다.

픽업유닛(200)은 상기 칩(F)을 흡착하여, 칩(F)의 위아래 방향을 역전시키기 위해 회전축(204)에 의해 회전식으로 구비되는 픽업노즐(202)과, 상기 회전축(204) 및 픽업노즐(202)이 상승 및 하강하도록 구동시키는 승하강부(206)를 포함한다.

이들 픽업노즐(202)과 승하강부(206)는 서로 일체화되고, 가이드레일(220)에 의해 X축 방향으로 구동된다.

또한, 픽업유닛(200)은 상기 웨이퍼 적재부(100)에 적재된 웨이퍼의 칩(F)의 위치 등을 확인하기 위한 확인용 비전카메라(240)와 픽업노즐(202)에 흡입된 칩(F)을 확인하기 위한 정렬용 비전카메라(V)를 포함하되, 상기 확인용 비전카메라(240) 및 정렬용 비전카메라(V)는 상기 픽업노즐(202)과 승하강부(206) 및 가이드레일(220)과는 별개로 픽업 지지부(230)에 의해 고정, 지지된다.

기판 공급부(300)는 사실상 진공 흡입 등으로 회로 기판을 지지하는 기판스테이지(310)와 상기 기판스테이지(310)를 X-Y축 방향으로 구동시키는 X-Y축 구동부(320) 및 부품 확인용 비전카메라(240)를 포함한다. 상기 부품 확인용 비전카메라(240)는 상기 기판스테이지(310) 상부에 배치되도록 고정되어, 기판스테이지(310)와 항상 일정한 위치 관계를 갖는다.

장착유닛(400)은 회로 기판 상에 칩(F)을 장착할 수 있는 기능을 갖는 장착노즐(410)과 X-Y 평면에 수직인 축을 중심으로 장착노즐(410)을 구동 및 회전시키는 회전 구동부(420) 및 상기 장착노즐(410)과 회전 구동부(420)를 승강시키는 장착노즐 승하강부(430)를 포함한다.

이에 따라, 상기 픽업유닛(200)의 정렬용 비전카메라(V)는 상기 픽업노즐(202)에 의해 파지된 칩(F)의 화상을 촬영한다. 화상 촬영을 통해 얻어진 영상은 칩(F)을 파지할 때 기준 자세 또는 기준 위치에 대한 변위량을 얻도록 화상 처리된다. 변위량은 X축 방향으로의 변위량과 Y축 반향으로의 변위량과 각도 θ의 형태로 얻어진다. 이들 변위량들은 상기 정렬용 비전카메라(V)와 함께 변위량 검지를 위한 제어기(미도시)에 의해 계산되는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 칩(F)을 파지한 상태(a)의 상기 픽업노즐(202)은 승하강부(206)에 의해 승강되고, 회전축(204)을 중심으로 (b)위치에서 (c)위치를 거쳐 (d)위치로 회전하면서 가이드레일(220)을 따라 X축 방향으로 구동하게 된다.

상기 픽업노즐(202)은 진행방향이 상기 픽업 지지부(230)에 고정된 정렬용 비전카메라(V)가 위치된 하측(e)을 지나며, 상기 정렬용 비전카메라(V)가 칩(F)의 이미지를 캡쳐하여, 상기 칩(F)의 파지 여부 또는 틀어짐이나 위치상태를 확인하도록 일시정지하게 된다.

상기 픽업노즐(202)은 정렬용 비전카메라(V)가 이미지를 캡쳐하기 위해, 정렬용 비전카메라(V) 하방에 위치(e)되는 일정순간 정지동작을 필요로 하게 되는데, 그 정지동작 시간이 극히 짧은 시간이지만, 상기 픽업노즐(202)이 고속으로 반복 동작하게 되는 장치의 특성상 상기 픽업노즐(202)의 일시정지 동작 유무에 따라, 웨이퍼 적재부(100)의 칩(F)을 픽업유닛(200)에서 파지하여, 상기 장착유닛(400)에 의해 회로 기판에 장착되게 되는 장치의 전체 사이클 동작이 크게 지체되는 현상을 초래하게 된다.

이에 따라, 정렬용 비전카메라(V)가 파지된 칩(F)의 이미지를 캡쳐하기 위해, 상기 픽업노즐(202)이 정렬용 비전카메라(V) 위치(e)에서 정지동작 없이 가이드레일(220)에 의해 고속왕복 동작 가능하도록 하여, 전체 사이클 동작시간을 단축할 수 있는 장착장치를 필요로 하게 되었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 픽업유닛에 의해 파지되어 X축 방향으로 이동하는 칩의 파지여부 및 위치 정렬상태를 확인하기 위한 정렬용 비전카메라를 픽업유닛과 일체형으로 구성하여, X축 방향으로 고속 왕복하는 픽업유닛의 일시정지 동작 없이도 칩의 이미지 캡쳐가 가능하도록 하는 플립칩 장착 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 전자 부품을 구성하기 위해, 웨이퍼에서 절단형성되는 개별의 칩을 회로 기판상에 정밀하게 장착시키도록 웨이퍼 적재부, 픽업유닛, 기판 공급부 및 장착유닛으로 구성되는 웨이퍼의 플립칩 장착 장치에 있어서, 상기 픽업유닛은: 가이드레일에 연결되어 X축 방향으로 왕복 이동하되, 승하강부에 의해 상하로 소정간격 유동되는 픽업몸체; 상기 픽업몸체의 왕복 이동방향과 수직을 이루도록 상기 픽업몸체의 하부에 구비되는 회전축; 단부에 상기 칩을 흡착하여, 칩의 위아래 방향을 역전시키기 위해 상기 회전축에 회동가능하게 연결되어 축 회전되는 픽업노즐; 및 상기 픽업노즐에 흡착되어 회전하는 칩과 어느 한 위치에서 일직선을 이루도록 상기 픽업몸체의 일측에 연결 구비되어, 상기 픽업몸체와 일체로 이동되는 정렬용 비전카메라;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 픽업노즐에 의해 회전되는 칩이 상방을 향하는 위치일 때, 상기 정렬용 비전카메라가 하방을 향해, 일직선상에서 상호 마주하도록 구비되는 것을 일 특징으로 한다.

또한, 상기 픽업노즐에 의해 회전되는 칩이 좌측방을 향하는 위치일 때, 상기 정렬용 비전카메라가 우측방을 향해, 일직선상에서 상호 마주하도록 구비되는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명은 상기 정렬용 비전카메라가 상기 픽업노즐에 파지되어 가이드레일을 따라 이송되는 칩의 파지여부 및 틀어짐이나 위치 정렬상태를 확인하되, 회전되는 상기 픽업노즐에 대응되는 위치에 픽업몸체와 일체형 구조를 이루도록 구비됨으로써, 픽업유닛이 X축 방향으로 고속왕복 동작하면서 정지동작 없이도 상기 정렬용 비전카메라에 의해 칩의 이미지 캡쳐가 가능하여, 회로 기판상에 칩을 장착하게 되는 장치의 동작 사이클을 효과적으로 단축시켜, 작업능률을 높일 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 일반적인 전자 부품 장착장치의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 픽업유닛 구조 및 동작상태를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 3 내지 4는 본 발명에 의한 픽업유닛의 실시 예들을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명하고자 하며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.

본 발명의 플립칩 장착 장치는 웨이퍼가 공급되는 웨이퍼 적재부(100)와 웨이퍼 절단에 의해 형성되는 개별의 칩(F)을 파지하는 픽업노즐(212)이 구비되는 픽업유닛(200)과 칩(F)을 회로 기판상에 장착시키는 장착유닛(400) 및 회로 기판을 지지하는 기판 공급부(300)를 포함한다.

이러한 플립칩 장착 장치는 픽업유닛(200)의 픽업노즐(212)에 의해 웨이퍼로부터 칩(F)을 파지하여 장착유닛(400)으로 이동시키며, 장착유닛(400)은 픽업유닛(200)으로부터 전달된 칩(F)을 회로 기판상에 장착시키게 된다.

픽업노즐(212)을 구비하는 픽업유닛에 의해 웨이퍼로부터 칩을 파지하여, 장착유닛으로 이동시키며 장착유닛은 픽업유닛으로부터 전달된 칩을 회로 기판상에 장착시킨다.

도 3 내지 4는 본 발명에 의한 픽업유닛의 실시 예들을 나타내는 도면으로, 픽업유닛의 구조 및 동작상태를 나타낸다.

도 3 내지 4에 도시된 바를 참조하면, 본 발명의 픽업유닛(200)은 픽업몸체(210), 픽업노즐(212), 회전축(214) 및 정렬용 비전카메라(V)로 구성된다.

픽업몸체(210)는 소정넓이의 판넬 형태로 이루어져, 가이드레일(220)에 직립 상태로 연결되어 X축 방향으로 왕복 이동하게 된다. 또한, 상기 픽업몸체(210)는 승하강부(216)에 의해 상하로 소정간격 유동가능하도록 이루어져, X축 방향 및 상하로 진행 가능하다.

상기 픽업몸체(210)의 하부에는 회전축(214)이 상기 가이드레일(220)에 의한 픽업몸체(210)의 진행방향과 수직을 이루도록 구비되고, 이에 픽업노즐(212)이 회동가능하게 연결된다.

픽업노즐(212)은 승하강부(216)의 구동에 의해 하강하여 상기 테이블(110)에 올려진 개별의 칩(F)을 흡착한 상태로 승강되고, 가이드레일(220)에 의해 X축 방향으로 왕복 이동하게 된다.

이때, 상기 픽업노즐(212)은 상기 칩(F)이 아래방향을 향하도록 흡착한 상태에서 회전축(214)을 중심으로 180˚축 회전하여, 상기 칩(F)의 위,아래 방향을 역전시키면서 진행하게 된다.

그리고, 상기 픽업노즐(212)에 칩(F)이 흡착된 상태로 이동될 때, 상기 픽업노즐(212)에 흡착된 칩(F)의 유무 또는 위치 정렬상태를 확인하기 위해, 이미지를 캡쳐하여 기준 위치에 대한 변위량을 얻도록 화상 처리하는 정렬용 비전카메라(V)가 구비된다.

상기 정렬용 비전카메라(V)는 상기 픽업몸체(210)에 일측부에 일체형으로 연결 구비되어, 픽업몸체(210)와 동시에 X축 방향으로 이동하게 되는데, 상기 정렬용 비전카메라(V)는 픽업노즐(212)에 흡착된 칩(F)의 이미지를 캡쳐하기 위해, 축 회전하는 칩(F)과 어느 한 위치에서 일직선을 이루어 마주볼 수 있도록 위치하게 된다.

이때, 상기 정렬용 비전카메라(V)는 선택에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 하방을 향하도록 픽업몸체(210) 상부에 구비되거나, 도 4에 도시된 바와 같이, 우측방을 향하도록 픽업몸체(210) 측부에 구비될 수 있다.

상기 정렬용 비전카메라(V)가 하방을 향하도록 구비되는 경우, 상기 픽업노즐(212)에 의해 회전되는 칩(F)이 180˚회전되어 상방을 향하는 위치(d)일 때, 상기 정렬용 비전카메라(V)가 일직선상에서 칩(F)과 상호 마주하게 되고, 상기 칩(F)이 90도˚회전되어 좌측방을 향하는 위치(c)일 때, 상기 정렬용 비전카메라(V)가 일직선상에서 칩(F)과 상호 마주하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 픽업유닛(200)은 상기 정렬용 비전카메라(V)가 상기 픽업몸체(210)에 일체형으로 연결 구비되어 동시에 X축 방향으로 이동하게 되므로, 픽업유닛(200)이 X축 방향으로 왕복하면서 정지동작 없이도 상기 정렬용 비전카메라(V)에 의해 칩(F)의 이미지 캡쳐가 가능하게 된다.

이에 따라, 상기 픽업유닛(200)은 일시정지 동작 없이 고속왕복이 가능하여, 전체적인 사이클 동작시간을 단축할 수 있는 이점을 갖는다.

이와 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100: 웨이퍼 적재부 110: 테이블
120: 회전 구동부 200: 픽업유닛
210: 픽업몸체 212: 픽업노즐
214: 회전축 216: 승하강부
220: 가이드레일 230: 픽업 지지부
240: 확인용 비전카메라 300: 기판 공급부
310: 기판스테이지 320: X-Y축 구동부
330: 확인용 비전카메라 400: 장착유닛
410: 장착노즐 420: 회전 구동부
430: 장착노즐 승하강부 F: 칩

Claims (3)

1. 전자 부품을 구성하기 위해, 웨이퍼에서 절단형성되는 개별의 칩을 회로 기판상에 정밀하게 장착시키도록 웨이퍼 적재부, 픽업유닛, 기판 공급부 및 장착유닛으로 구성되는 웨이퍼의 플립칩 장착 장치에 있어서,
   상기 픽업유닛은:
   가이드레일에 연결되어 X축 방향으로 왕복 이동하되, 승하강부에 의해 상하로 소정간격 유동되는 픽업몸체;
   상기 픽업몸체의 왕복 이동방향과 수직을 이루도록 상기 픽업몸체의 하부에 구비되는 회전축;
   단부에 상기 칩을 흡착하여, 칩의 위아래 방향을 역전시키기 위해 상기 회전축에 회동가능하게 연결되어 축 회전되는 픽업노즐; 및
   상기 픽업노즐에 흡착되어 회전하는 칩과 어느 한 위치에서 일직선을 이루도록 상기 픽업몸체의 일측에 연결 구비되어, 상기 픽업몸체와 일체로 이동되는 정렬용 비전카메라;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비전카메라 일체형 픽업유닛을 구비하는 플립칩 장착 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 픽업노즐에 의해 회전되는 칩이 상방을 향하는 위치일 때, 상기 정렬용 비전카메라가 하방을 향해, 일직선상에서 상호 마주하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 비전카메라 일체형 픽업유닛을 구비하는 플립칩 장착 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 픽업노즐에 의해 회전되는 칩이 좌측방을 향하는 위치일 때, 상기 정렬용 비전카메라가 우측방을 향해, 일직선상에서 상호 마주하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 비전카메라 일체형 픽업유닛을 구비하는 플립칩 장착 장치.
   

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