KR20140054728A

KR20140054728A - 전자부품 실장장치의 교정방법

Info

Publication number: KR20140054728A
Application number: KR1020120120573A
Authority: KR
Inventors: 정현권; 이경식; 이주성
Original assignee: 한미반도체 주식회사
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-05-09
Also published as: KR101404516B1

Abstract

전자부품 실장장치의 교정방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 교정방법은 본딩픽커로 교정지그를 픽업하는 단계; 이동카메라의 중심을 교정테이블의 설정된 기준위치로 이동하여 촬영하고 촬영된 결과값으로부터 이동카메라의 중심과 교정테이블의 중심이 서로 일치하도록 오프셋을 보정하는 단계; 교정지그를 픽업한 본딩픽커를 고정카메라의 설정된 중심위치로 이동시킨 후, 교정지그의 회전각을 변경시키면서 고정카메라로 교정지그를 복수회 촬영하여 각각 위치정보를 구하고, 이들 위치정보를 기초로 본딩픽커의 회전중심을 검출하는 단계; 고정카메라 중심에 대한 본딩픽커 회전중심의 오프셋을 보정하는 단계; 및 고정카메라로 본딩픽커에 픽업된 교정지그를 촬영하여 교정지그의 위치값을 검출한 후, 고정카메라 중심에 대한 교정지그의 오프셋을 보정하는 단계를 포함한다.

Description

전자부품 실장장치의 교정방법{CALIBRATION METHOD OF ELECTRONIC DEVICE MOUNTING APPARATUS}

본 발명은 반도체 칩 또는 반도체 패키지와 같은 전자부품을 회로기판의 실장위치에 정확히 실장할 수 있도록 교정하는 전자부품 실장장치의 교정방법에 관한 것이다.

전자부품 실장장치는 반도체 칩(chip)과 같은 전자부품을 회로기판의 실장위치로 이동시켜 실장하는 장치다.

통상의 전자부품 실장장치는 전자부품을 픽업한 후 회로기판의 실장위치로 이동하여 실장하는 본딩헤드를 구비한다. 본딩헤드는 전자부품을 흡착방식으로 픽업하는 본딩픽커와, 본딩픽커와 함께 이동하며 회로기판의 실장위치를 인식하는 이동카메라를 포함한다. 이동카메라는 회로기판을 촬영하여 전자부품의 실장위치를 검출할 수 있고, 본딩픽커는 이동카메라의 검출정보에 근거하여 전자부품을 회로기판의 실장위치로 이동시켜 기판에 실장할 수 있다.

이러한 전자부품 실장장치는 정확한 실장을 구현하기 위해 본딩픽커 및 이에 픽업되는 전자부품의 위치를 바로잡는 교정을 수행한다. 이에 전자부품 실장장치는 정밀도를 확인하는 과정이 필요하며, 이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 10-0325905호(2002. 06. 29. 공고)를 참조할 수 있다.

특허문헌1: 대한민국 등록특허공보 10-0325905호(2002. 06. 29. 공고)

본 발명은 정교한 교정을 수행하여 전자부품의 실장 정밀도를 향상시킬 수 있는 전자부품 실장장치의 교정방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 실장작업이 수행되는 본딩테이블; 웨이퍼로부터 절단된 개별의 반도체 칩을 상기 본딩테이블로 이송하기 위한 본딩픽커와 상기 본딩픽커로부터 소정 간격으로 이격되어 나란히 배치되는 이동카메라를 포함하는 본딩헤드; 반도체 칩을 촬영하기 위한 고정카메라; 상기 본딩헤드와 상기 이동카메라 및 상기 고정카메라의 상대위치를 측정하기 위한 교정지그가 안착되는 교정테이블을 포함하는 전자부품 실장장치의 교정방법에 있어서, (a) 상기 본딩픽커로 상기 교정지그를 픽업하는 단계; (b) 상기 이동카메라의 중심을 상기 교정테이블의 설정된 기준위치로 이동하여 촬영하고 촬영된 결과값으로부터 상기 이동카메라의 중심과 상기 교정테이블의 중심이 서로 일치하도록 오프셋을 보정하는 단계; (c) 상기 교정지그를 픽업한 상기 본딩픽커를 상기 고정카메라의 설정된 중심위치로 이동시킨 후 상기 고정카메라로 상기 교정지그를 촬영하고, 상기 교정지그의 회전각을 소정각도로 변경시켜서 상기 교정지그를 촬영하여 각각 위치정보를 구하고, 이들 위치정보를 기초로 상기 본딩픽커의 회전중심을 검출하는 단계; (d) 상기 고정카메라의 중심위치에 대한 상기 본딩픽커 회전중심의 오프셋을 보정하는 단계; 및 (e) 상기 고정카메라로 상기 본딩픽커에 픽업된 상기 교정지그를 촬영하여 상기 교정지그의 위치값을 검출한 후, 상기 고정카메라 중심에 대한 상기 교정지그의 오프셋을 보정하는 단계를 포함하는 전자부품 실장장치의 교정방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 실장작업이 수행되는 본딩테이블; 웨이퍼로부터 절단된 개별의 반도체 칩을 상기 본딩테이블로 이송하기 위한 본딩픽커와 상기 본딩픽커로부터 소정 간격으로 이격되어 나란히 배치되는 이동카메라를 포함하는 본딩헤드; 반도체 칩을 촬영하기 위한 고정카메라; 상기 본딩헤드와 상기 이동카메라 및 상기 고정카메라의 상대위치를 측정하기 위한 교정지그가 안착되는 교정테이블을 포함하는 전자부품 실장장치의 교정방법에 있어서, (a) 상기 이동카메라의 중심을 상기 교정테이블의 설정된 기준위치로 이동하여 촬영하고 촬영된 결과값으로부터 상기 이동카메라의 중심과 상기 교정테이블의 중심이 서로 일치하도록 오프셋을 보정하는 단계; (b) 상기 본딩픽커가 상기 교정지그를 픽업하는 단계; (c) 상기 본딩픽커를 상기 고정카메라의 설정된 중심위치로 이동시킨 후 상기 고정카메라로 상기 교정지그를 촬영하고, 상기 교정지그의 회전각을 소정각도로 변경시켜서 상기 교정지그를 촬영하여 각각 위치정보를 구하고, 이들 위치정보를 기초로 상기 본딩픽커의 회전중심을 검출하는 단계; (d) 상기 고정카메라의 중심위치에 대한 상기 본딩픽커 회전중심의 오프셋을 보정하는 단계; 및 (e) 상기 고정카메라로 상기 본딩픽커에 픽업된 상기 교정지그를 촬영하여 상기 교정지그의 위치값을 검출한 후, 상기 고정카메라 중심에 대한 상기 교정지그의 오프셋을 보정하는 단계를 포함하는 전자부품 실장장치의 교정방법이 제공될 수 있다.

상기 교정방법은 상기 (e)단계 후, 상기 교정지그를 상기 교정테이블의 기준위치에 내려 놓고, 상기 이동카메라로 상기 교정지그와 상기 교정테이블을 함께 촬영한 후, 상기 교정지그의 위치값과 상기 교정테이블 기준위치를 검출하여 교정상태를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 교정방법은 상기 (d)단계 후, 상기 (c)단계를 반복하여 상기 본딩픽커 회전중심 오프셋의 보정상태를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 교정방법은 상기 교정상태를 확인하는 단계 이후에, 소망하는 교정범위를 벗어나는 경우 상기(a),(b),(c),(d)및 (e)단계를 소망하는 교정범위 내에 들어올 때까지 반복 수행할 수 있다.

상기 교정방법은 상기 이동카메라의 중심과 상기 교정테이블의 중심이 서로 일치하도록 오프셋을 보정하는 단계 이후에, 상기 이동카메라로 상기 교정테이블을 재 촬영하고, 오프셋 보정상태를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 단계 (c)에서 소정각도는 60°, 90°, 120°, 180°, 240°, 270° 및 360° 중에서 선택되며, 상기 본딩픽커의 회전중심의 위치값을 구하기 위하여 2회 이상의 위치정보를 검출할 수 있다.

상기 교정방법은 상기 (e)단계 후, 상기 고정카메라로 상기 교정지그를 촬영하여 상기 교정지그의 위치값을 재 검출하여 상기 교정지그의 오프셋 보정상태를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 교정지그 및 상기 교정테이블 상에는 십자 마크, 원형 마크 또는 다각형 형상의 마크가 복수 개 형성될 수 있다.

상기 교정지그 및 상기 교정테이블은 투명한 재질로 형성될 수 있다.

상기 교정테이블 상에는 상기 교정지그를 흡착하기 위한 진공홀이 마련될 수 있다.

상기 이동카메라는 상기 교정지그에 대한 초점거리가 조절되도록 Z축 높이방향으로 승강 가능하게 형성될 수 있다.

상기 (e)단계 후, (f) 상기 교정지그를 상기 교정테이블의 기준위치에 내려 놓고, 상기 교정지그의 굴절률에 맞도록 상기 이동카메라의 초점거리를 조절한 후 상기 이동카메라로 상기 교정지그의 위치를 촬영하는 단계; 및 상기 (b)단계에서 얻어진 값과, 상기 (f)단계에서 얻어진 값으로부터 상기 이동카메라의 Z축 높이 차에 대한 오프셋을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 교정방법은 상기 이동카메라의 Z축 높이 차에 대한 오프셋을 검출하는 단계 이후에 오프셋을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 교정방법은 본딩픽커로 교정지그를 회전시키는 가운데 본딩픽커의 회전중심을 검출하여 본딩픽커 회전중심의 오프셋을 보정하고, 본딩픽커 회전중심의 오프셋 보정 후 본딩픽커에 픽업된 교정지그의 오프셋을 보정하기 때문에 종래보다 정교한 교정을 수행할 수 있고, 이를 통해 전자부품 실장 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉 장비의 열변형 등으로 본딩픽커의 회전중심이 변한 경우에도 이를 보정할 수 있기 때문에 전자부품의 실장 정밀도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 본딩헤드와 교정수단을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 교정방법을 나타낸 순서도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 교정지그 픽업 과정을 순차적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 이동카메라 오프셋 보정 예를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 본딩픽커 회전중심 검출 및 본딩픽커 회전중심의 오프셋 보정 예를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 교정방법에서 본딩픽커 회전중심 검출단계, 본딩픽커 회전중심의 오프셋 보정단계, 교정지그 오프셋 보정단계를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 교정상태 확인과정을 순차적으로 나타낸 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아래에서 소개하는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 제시하는 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로도 구체화될 수 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기 등을 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 평면도이다. 이 전자부품 실장장치(100)는 웨이퍼(W) 상태에서 다수개로 절단된 전자부품, 즉 반도체 칩을 픽업한 후 회로기판(S) 상의 실장위치로 이동시켜 회로기판(S)에 실장하는 장치다. 반도체 칩을 회로기판(S)에 플립칩(flip chip) 방식으로 실장하므로 플립칩 본더(flip chip bonder)라고도 한다.

도 1을 참조하면, 전자부품 실장장치(100)는 절단상태의 웨이퍼(W)를 공급하는 웨이퍼 공급부(110), 웨이퍼 공급부(110)에서 공급된 웨이퍼(W)가 제공되는 웨이퍼 테이블(111), 회로기판(S)을 공급하는 회로기판 공급부(112), 회로기판 공급부(112)에서 레일(113)을 따라 공급된 회로기판(S)이 놓이며 웨이퍼테이블(111)의 웨이퍼(W)로부터 각각 개별 반도체 칩으로 절단된 반도체 칩을 회로기판에 실장하기 위한 본딩테이블(114)을 구비한다.

또 전자부품 실장장치(100)는 웨이퍼테이블(111)에 놓인 절단상태 웨이퍼(W)에서 반도체 칩을 픽업하여 반도체 칩의 상하면을 180° 반전시키는 플립오버 픽커(120), 플립오버 픽커(120)가 픽업한 반도체 칩을 전달받아 픽업하며 회로기판(S)으로 이동 후 반도체 칩을 회로기판(S)에 실장하는 본딩픽커(131)와 회로기판(S)의 실장위치를 인식할 수 있는 이동카메라(133)를 갖춘 본딩헤드(130)를 구비한다. 또 본딩헤드(130)를 X축과 Y축 방향으로 이동시키는 이동유닛(140), 본딩픽커(131)에 픽업된 반도체 칩에 도포할 플럭스(f)를 담고 있는 플럭스 침지유닛(150), 플럭시 침지유닛(150)과 회로기판(S)을 오가는 본딩헤드(130)의 이동경로에 배치된 상태에서 본딩픽커(131) 또는 이에 픽업된 반도체 칩을 촬영하여 상태를 확인하는 고정카메라(160)를 포함한다.

그 밖에도 전자부품 실장장치(100)는 본딩헤드(130)의 이동카메라(133)에 위치정보를 제공하는 피두셜마크(FM: fiducial mark)를 갖춘 적어도 하나의 교정정보제공부, 본딩픽커(131)와 픽업된 반도체 칩 등의 위치나 자세 교정을 위해 이용하는 교정수단(170), 장치의 전반적인 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

이동유닛(140)은 X축 방향으로 길게 연장되며 상호 평행하게 배치된 두 가이드레일(141)과, Y축 방향으로 길게 연장되고 상호 평행하게 배치된 상태에서 양단이 두 가이드레일(141)에 이동 가능하게 장착된 두 지지레일(142)을 포함할 수 있다. 두 지지레일(142)은 도면에 나타내지는 않았지만 내장된 구동수단에 의해 두 가이드레일(141)을 따라 X축 방향으로 이동할 수 있다.

본딩헤드(130)는 양측의 두 지지레일(142)에 Y축 방향으로 이동 가능하게 장착된다. 본딩헤드(130)는 각 지지레일(142) 또는 자체에 내장된 구동수단에 의해 지지레일(142)을 따라 Y축 방향으로 이동할 수 있다. 따라서 본딩헤드(130)는 지지레일(142)이 가이드레일(141)을 따라 X축 방향으로 이동할 수 있고, 자체가 지지레일(142)을 따라 Y축방향으로 이동할 수 있으므로 웨이퍼 테이블(111)과 본딩테이블(114)을 오가며 자유롭게 이동할 수 있다. 즉 본딩헤드(130)는 제어부의 제어에 따라 웨이퍼(W), 플립오버 픽커(120), 플럭스 침지유닛(150), 고정카메라(160), 회로기판(S) 상부를 자유롭게 이동할 수 있다.

한편, 도 1의 전자부품 실장장치(100)는 플립오버 픽커(120), 플럭스 침지유닛(150), 본딩헤드(130), 고정카메라(160), 교정수단(170)이 각각 복수로 구성되어 양측이 Y축을 중심으로 대칭을 이루는 형태로 배치되어 있다. 따라서 아래에서는 편의를 위해 이들의 구성 및 동작과 관련하여 한쪽 장치들을 중심으로 설명하고자 한다.

도 2를 참조하면, 본딩헤드(130)는 지지레일(142)을 따라 이동하는 베이스부(135)를 구비하고, 베이스부(135)의 일측에 본딩픽커(131)가 설치된다. 이동카메라(133)는 본딩픽커(131)와 이격된 베이스부(135)의 다른 편에 장착됨으로써 본딩픽커(131)와 함께 이동할 수 있다.

본딩픽커(131)는 내장된 구동부에 의해 그 하단의 흡착부(131a)가 반도체 칩의 픽업 및 실장을 위해 Z축 방향으로 이동할 수 있고, 반도체 칩의 회전위치 보정을 위해 흡착부(131a)가 Z축을 중심으로 회전할 수 있다. 흡착부(131a)는 진공 흡착방식으로 반도체 칩을 흡착할 수 있다. 따라서 본딩픽커(131)는 반도체 칩을 픽업하여 이동시킬 수 있고, 픽업된 반도체 칩을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 위치를 보정할 수 있다. 물론 이러한 보정은 제어부의 제어에 따른다.

이동카메라(133)는 본딩픽커(131)와 설정된 거리만큼 이격된 상태로 설치된다. 이동카메라(133)는 렌즈부(133a)가 하방을 향하고, 렌즈부(133a) 위치는 본딩픽커(31)가 반도체 칩을 픽업하거나, 반도체 칩에 플럭스를 침지시킬 때, 이동카메라가 본딩픽커(131)의 동작에 간섭되지 않도록 본딩픽커(131)의 헤드부(131a) 높이보다 높게 배치될 수 있다. 그리고, 렌즈부의 위치는 기판에 반도체 칩을 본딩하기 위한 이동카메라의 초점거리(실제 작업 높이에 대한 초점거리)와 교정테이블 상에서 반도체 칩을 검사하기 위한 이동카메라의 초점거리가 동일한 높이로 설정됨이 바람직하다.

이동카메라(133)는 앞서 언급한 교정정보 제공부의 피두셜마크 촬영을 통해 기준 위치정보를 획득할 수 있다. 또 웨이퍼(W) 상의 각 반도체 칩의 위치정보, 회로기판(S)에 반도체 칩이 실장되는 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이동카메라(133)에 의해 획득된 각 위치정보들은 제어부로 전송된 후 본딩픽커(131)의 동작 제어에 이용될 수 있고, 본딩픽커(131)와 이에 픽업된 반도체 칩의 위치 교정을 위해 이용될 수 있다.

고정카메라(160)는 플럭스 침지유닛(150)과 회로기판(S)을 오가는 본딩헤드(130)의 이동경로에 배치되어 본딩픽커(131) 및 이에 픽업된 반도체 칩의 위치정보를 획득할 수 있다. 고정카메라(160)는 고정된 상태에서 하방에서 상방으로 본딩픽커(131)의 헤드부(131a) 및 픽업된 반도체 칩을 촬영하여 정보를 획득하므로, 업룩킹 카메라(up-looking camera)라고도 한다.

고정카메라(160)는 본딩픽커(131)의 중심이 픽업된 반도체 칩 중심과 일치하는지 여부, 픽업된 반도체 칩의 위치나 틀어진 각도, 반도체 칩에 마련된 범프의 상태, 범프의 패턴 정보 등을 촬영하여 확인할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본딩테이블(114)로 회로기판(S)을 공급하는 회로기판 공급부(112)에는 공급되는 회로기판(S)의 위치, 정렬상태, 반도체 칩이 실장될 실장위치 등을 미리 검사하여 정보를 획득하는 기판검사카메라(180)가 마련될 수 있다. 기판검사카메라(180)가 획득한 정보는 제어부에 전달됨으로써 이후 본딩테이블(114)에서 수행하는 회로기판 검사시간을 단축할 수 있다.

제어부는 플립오버 픽커, 본딩픽커, 이동카메라 등을 제어한다. 특히 제어부는 이동카메라, 고정카메라, 기판검사카메라를 통해 획득한 위치정보에 기초하여 반도체 칩의 위치에 대해 X축, Y축 및 세타(θ) 보정을 실행한다. 또한, 제어부는 이동카메라를 통하여 획득된 적어도 하나 이상의 위치 정보에 기초하여 실장장치를 구성하는 각각의 장치들(예를 들어, 플립오버 픽커, 본딩헤드, 플럭스부, 본딩테이블부, 웨이퍼부, 웨이퍼공급부, 이송라인 등)이 반복되는 공정으로 인해 열변형되는 경우 이의 틀어진 정도(오차값)를 계산하여 회로기판의 기준 실장위치를 정확하게 계산하여 실장시 본딩픽커의 기준 좌표를 조정함으로써 반도체 칩의 위치를 보정한다.

불량률을 줄이기 위하여 회로기판의 실장역역의 패턴 촬영공정, 칩을 실장영역으로 이동시키는 이송공정, 반도체 칩을 해당 실장영역에 실장시키기 위한 실장공정은 매우 중요하며 높은 정밀도를 요구한다.

특히, 수마이크로미터의 정밀도를 요구하는 실장장치에 있어서는 본딩픽커와 이동카메라의 설계치에 따른 위치관계와 실제 위치관계의 오차값도 실장 정밀도에 큰 영향을 주기 때문에 정밀한 실장공정을 위하여 진동, 열팽창 등에 의한 본딩픽커와 이동카메라, 고정카메라의 상대 위치관계에 근거하여 설계치에 따른 상대 위치관계를 교정하는 작업이 중요하다.

이러한 전자부품 실장장치(100)의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

플립오버 픽커(120)는 웨이퍼 테이블(111)에 놓인 웨이퍼(W)로부터 반도체 칩을 픽업하여 반도체 칩의 상하면을 반전시키고, 본딩픽커(131)는 플립오버 픽커(120)로부터 전달받은 반도체 칩을 픽업한 상태로 플럭스 침지유닛(150)으로 이동한 후 픽업한 반도체 칩에 플럭스를 도포시킨다. 이 후 본딩픽커(131)는 고정카메라(160)를 경유함으로써 고정카메라(160)가 픽업된 반도체 칩의 위치, 칩에 형성된 범프의 패턴 정보 등을 검사할 수 있도록 한 다음, 회로기판(S)의 실장위치로 이동하여 반도체 칩의 실장을 수행한다.

회로기판(S)에 반도체 칩의 실장을 수행하면서 또는 이를 수행하기 전에, 제어부는 고정카메라(160), 이동카메라(133), 기판검사카메라(180)를 통하여 획득한 정보를 토대로 본딩픽커(131) 및 이에 픽업되는 반도체 칩의 위치를 보정할 수 있다.

한편, 이러한 전자부품 실장장치(100)에서 본딩헤드(130)는 갠트리형 이동유닛(140)에 의해 이동하므로 작동과정에서 이동유닛(140)의 구동모터 등에서 발생하는 열이나 외부적인 요인에 의해 초기셋팅 상태가 변할 수 있다. 그리고 이러한 변화는 반도체 칩을 실장하는 과정에서 오류를 유발할 수 있다. 그러나 이러한 장치는 고도의 정밀도 및 신뢰도를 요구하기 때문에 반도체 칩의 실장을 수행하는 도중 또는 실장을 수행하기 전에 장치의 상태, 특히 반도체 칩을 픽업하고 실장하기 위한 본딩헤드의 위치관계를 검사하여 교정하는 작업이 필요하다. 이러한 교정작업을 위해서는 고정카메라(160)와 인접하여 배치된 교정수단(170)을 이용할 수 있다.

도 2와 도 4를 참조하면, 교정수단(170)은 교정테이블(171)과 교정지그(172)를 포함할 수 있다. 교정테이블(171)은 사각의 평판형태로 마련되고, 고정카메라(160) 근처에 분리와 결합이 가능하게 장착될 수 있다. 교정테이블(171) 상면에는 기준위치를 표시하는 복수의 마크가 마련된다. 상기한 마크는 원형일 수도 있으나, 십자 또는 다각형 등의 형상을 갖는 것이 바람직하다. 마크가 소정의 크기 또는 면적을 갖는 경우 상기 마크 내에서도 수 많은 기준점이 존재할 수 있으므로, 수마이크로 단위의 정밀도를 요구하는 실장장치에 있어서는 마크의 중심을 구하여 중심을 기준으로 이동카메라와 교정카메라의 상대위치를 산출하는 것이 요구되기 때문이다. 이와 관련하여 마크가 복수의 십자, 원형, 다각형 등의 형상을 갖는 것이 촬영된 마크의 영상으로부터 마크의 중심을 구하기 용이하기 때문에 더욱 바람직하다. 일례로, 마크가 원형인 경우, 이동카메라와 교정카메라에 각각 촬영된 마크의 중심(원형의 중심)들을 기준으로 이동카메라와 교정카메라의 상대위치를 산출할 수도 있다. 이러한 복수의 마크가 마련된 교정지그(172)와 교정테이블(171)은 상대위치의 산출이 용이하도록 투명한 재질로 이루어짐이 바람직하다. 또한, 장치의 교정 검사시 기준이 되기 때문에 외부의 환경 등에 변화에 강한, 열 변형이 거의 없는 재질로서 유리로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 교정테이블은 고정카메라의 하우징일 수도 있으며, 교정테이블 상에는 교정지그를 견고하게 고정시키기 위한 진공홀이 마련될 수도 있다. 즉, 교정지그는 교정테이블 상의 진공홀을 통해 견고하게 고정된 상태에서 교정지그의 마크에 대한 검사가 수행될 수 있다.

교정지그(172)는 교정을 위해 반도체 칩을 대체하여 이용한다. 교정지그(172)는 교정테이블(171)에 비하여 상대적으로 크기가 작은 사각 평판형태로 마련될 수 있고, 교정테이블(171)과 인접한 위치에 분리와 결합 가능하게 장착된다. 교정지그(172) 상면에는 그 중심위치를 표시하는 마크가 형성될 수 있다.

다음은 이러한 교정수단(170)을 이용하여 전자부품 실장장치(100)를 교정하는 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 본딩픽커(131) 및 이에 픽업된 반도체 칩의 위치 등을 교정하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 교정을 위해서는 교정지그 픽업단계(191), 이동카메라 오프셋 보정단계(192), 본딩픽커 회전중심 검출단계(193), 본딩픽커 회전중심의 오프셋 보정단계(194), 본딩픽커 회전중심의 오프셋 보정 확인단계(195), 교정지그 오프셋 보정단계(196), 교정지그 오프셋 보정 확인단계(197), 교정상태 확인단계(198)를 거칠 수 있다.

교정지그 픽업단계(191)는 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본딩픽커(131)가 교정지그(172) 상부로 이동한 후 교정지그(172)를 픽업한다. 이때 제어부는 교정지그(172)의 설정된 중심위치로 본딩픽커(131)를 이동시킨 후 본딩픽커(131)가 교정지그(172)를 픽업하도록 제어한다. 이 단계(191)에서 초기 셋팅상태의 변화가 없는 경우에는 본딩픽커 헤드부(131a)의 중심이 교정지그(172)의 중심과 정확히 일치한 상태로 픽업할 수 있고, 외부적인 요인으로 셋팅상태의 변화가 있는 경우에는 본딩픽커 헤드부(131a) 중심과 픽업된 교정지그(172)의 중심이 정확하게 일치하지 않을 수 있다.

이동카메라 오프셋 보정단계(192)는 본딩픽커(131)가 교정지그(172)를 픽업한 후 수행할 수 있다. 참고로, 본 발명에서 의미하는 오프셋은 X축 및 Y축 방향(좌표)에 대한 위치 틀어짐과, Z축 높이 방향에 대하여 θ(세타) 방향에 대한 위치 틀어짐 값을 의미한다. 따라서, 오프셋을 보정하는 단계는 X축, Y축, θ보정을 포함한다. 이 단계(192)는 도 7에 도시한 바와 같이, 본딩픽커(131)와 함께 이동하는 이동카메라(133)의 중심을 교정테이블(171)의 설정된 기준위치로 이동시킨 후, 이동카메라(133)의 촬영을 통해 교정테이블(171)의 실제 기준위치를 검출한다. 그리고 제어부는 이동카메라(133)의 중심과 실제 검출된 교정테이블(171)의 기준위치를 비교 판단하고, 교정테이블(171)의 실제 기준위치에 대한 이동카메라(133) 중심의 오프셋을 보정한다. 여기서 교정테이블(171)의 기준위치는 교정테이블(171)의 중심일 수 있다. 즉, 이동카메라(133)의 중심과 교정테이블(171)의 중심이 서로 일치하도록 오프셋 값을 보정하며, 보정이 되었는지 반복 촬영을 통해 확인하는 단계를 추가적으로 수행할 수 있다.

본딩픽커 회전중심 검출단계(193)는 도 8에 도시한 바와 같이, 교정지그(172)를 픽업한 본딩픽커(131)를 설정된 위치정보에 근거하여 고정카메라(160)의 중심위치로 이동시킨 후, 교정지그(172)의 회전각을 변경시키면서 고정카메라(160)로 교정지그(172)를 복수회 촬영한다. 이어서 촬영된 영상에 근거하여 각각의 상태(회전각 변한상태)에서 교정지그(172) 위치정보를 구하고, 이들 위치정보를 기초로 본딩픽커(131) 헤드부(131a)의 회전중심을 검출한다.

즉 본딩픽커 회전중심 검출단계(193)에서는 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 본딩픽커(131) 헤드부(131a)에 픽업된 교정지그(172)를 고정카메라(160) 상부로 이동시킨다. 이때는 외부적인 요인으로 장치의 셋팅상태의 변화가 있을 수 있기 때문에 픽업된 교정지그(172)의 중심(C3)과 고정카메라(160)의 중심(C1)이 정확하게 일치하지 않을 수 있다. 또 본딩픽커(131)의 헤드부(131a) 중심과 픽업된 교정지그(172)의 중심(C3)이 같은 이유로 일치하지 않을 수 있다.

이 상태에서 본딩픽커(131)는 헤드부(131a)의 실제 회전중심(C2)을 검출하기 위해 교정지그(172)를 회전시키고, 고정카메라(160)는 교정지그(172)의 회전 각이 다른 상태로 적어도 2회 이상 교정지그(172)를 촬영하여 영상을 획득한다. 여기서 고정카메라(160)가 교정지그(172)를 복수회 촬영하는 것은 회전에 따른 교정지그(172)의 변화된 위치에 근거하여 교정지그를 픽업하고 있는 본딩픽커 헤드부(131a)의 실제 회전중심(C2)을 검출하기 위함이다. 이를 위해 고정카메라(160)는 교정지그(172)가 초기상태로부터 임의의 각도로 회전한 상태에서 2회 이상의 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어서, 360°를 기준으로 2회 촬영하는 경우는 180°, 360°를 회전시켜 영상을 획득할 수 있고, 3회 촬영하는 경우 120°, 240°, 360°를 회전시켜 영상을 획득할 수 있으며, 4회 촬영하는 경우에는 90°, 180°, 270°, 360° 선택될 수 있다. 5회 촬영시에는 72° 간격, 6회 촬영시에는 60° 간격으로 회전이 가능하며, 균등한 각도로 회전시켜서 영상을 얻는 것이 바람직하다. 그러나, 이들 각도에 제한되지는 않으며, 임의의 각도로 2회 이상 회전시켜서 영상을 획득할 수도 있다. 한편, 획득한 영상을 제어부에 전달하여 본딩픽커 헤드부(131a)의 회전중심(C2)을 검출하도록 할 수 있다.

본딩픽커 회전중심의 오프셋 보정단계(194)는 고정카메라(160) 중심(C1)에 대한 검출된 본딩픽커(131) 회전중심(C2)의 오프셋을 보정한다. 이 단계(194)에서 제어부는 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 고정카메라(160)의 중심(C1)과 검출된 본딩픽커 회전중심(C2)의 편차를 판단하고, 본딩픽커(131)의 회전중심(C2)과 고정카메라 중심(C1)이 일치하도록 본딩픽커(131)를 이동시킨다. 이때 교정지그(172)는 본딩픽커 헤드부(131a)에 픽업된 상태이므로 함께 이동한다. 따라서 교정지그(172)의 중심(C3)도 이동한다.

본딩픽커 회전중심의 오프셋 보정 확인단계(195)는 전술한 본딩픽커 회전중심 검출단계(194)를 반복하여 본딩픽커 회전중심(C2) 오프셋의 보정상태를 확인한다. 이러한 절차가 필수적인 것은 아니지만, 본딩픽커 회전중심(C2) 보정을 보다 확실히 하는 차원에서 수행한다. 이 단계에서 본딩픽커 회전중심(C2)의 오프셋 보정이 정확히 이루어지지 않은 것으로 판단되면 전술한 본딩픽커 회전중심의 오프셋 보정단계(194)와 확인단계(195)를 반복하여 수행할 수 있다.

교정지그 오프셋 보정단계(196)는 전술한 바와 같은 본딩픽커 회전중심(C2)의 오프셋 보정상태를 확인한 후 수행할 수 있다. 이 단계(196)에서는 본딩픽커(131)에 픽업된 교정지그(172)를 촬영하여 교정지그(172)의 위치값을 검출한 후, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 본딩픽커(131)의 헤드부(131a)를 이동시켜 고정카메라(160) 중심(C1)에 대한 교정지그의 위치값을 보정한다. 즉 교정지그(172)의 중심(C3)과 고정카메라(160)의 중심(C1)을 일치되면서, 교정지그의 X축 및 Y축으로 틀어짐이 없는 상태로 오프셋을 보정시킨다. 이때 교정지그 중심(C3)과 본딩픽커 헤드부(131a)의 중심(C2)이 일치하지 않은 상태로 교정지그(172)가 픽업된 경우라면, 본딩픽커 헤드부 중심(C2)은 고정카메라 중심(C1)과 일치하지 않을 수 있다.

교정지그 오프셋 보정 확인단계(197)는 고정카메라(160)로 교정지그(172)를 다시 촬영하여 교정지그(172)의 위치값을 재 검출하여 교정지그의 오프셋의 보정상태를 확인한다. 이러한 절차를 생략하는 것도 가능하지만, 이를 통해 교정지그(172)의 오프셋 보정을 보다 확실히 할 수 있다. 이 단계에서 오프셋 보정이 정확히 이루어지지 않은 것으로 판단되며, 전술한 교정지그 오프셋 보정단계(196) 및 확인단계(197)를 반복하여 수행할 수 있다.

교정상태 확인단계(198)는 도 10 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 본딩픽커(131)가 교정테이블(171)의 기준위치로 이동한 후 교정지그(172)를 교정테이블(171)의 기준위치에 내려 놓고, 이동카메라(133)가 교정테이블(171)에 놓인 교정지그(172) 중심과 일치하도록 이동한다. 그리고 이동카메라(133)는 교정지그(172)와 교정테이블(171)을 함께 촬영한다. 이어서 촬영된 정보를 토대로 교정지그(172) 중심과 교정테이블(171) 기준위치를 검출하여 교정상태를 확인한다. 이 단계에서 교정지그(172) 중심과 교정테이블(171) 기준위치가 일치하지 않을 경우에는 본딩픽커(131)가 교정지그(172)를 다시 픽업한 후 전술한 본딩픽커 회전중심 검출단계(193)부터 교정절차를 다시 수행할 수 있다.

한편, 실장작업 수행시 본딩픽커가 파지한 반도체 칩을 촬영하기 위한 이동카메라의 초점 거리가 고정되어 있는 경우, 반도체 칩을 촬영시에 이동카메라의 초점거리가 교정부재를 촬영해야 하는 초점거리가 상이할 수 있다.

이때는 이동카메라의 초점거리가 조절가능하도록 본딩픽커와 동일하게 Z축으로 승강 가능하게 마련될 수 있으며, 교정지그를 촬영하는 경우 이동카메라의 높이가 이동하여 초점거리를 맞춘 상태에서 교정지그를 촬영할 수 있다.

그러나, 교정지그는 재질에 따라 특유의 굴절률을 가질 수 있으며, 이러한 굴절률은 이동카메라의 초점거리에 영향을 미칠 수 있다. 이에 이동카메라가 교정지그의 굴절률에 맞추어 초점거리를 조절하여 교정작업을 수행한다. 이때 이동카메라의 Z축 높이가 틀어지는 경우 이에 대한 보상 작업이 추가적으로 수행될 수 있다. 즉, 앞서 이동카메라가 교정테이블 상에서 교정지그를 촬영하여 중심을 맞추어 보정한 값과, 교정지그를 교정테이블 상에 내려놓고 이동카메라의 초점거리를 조절한 상태에서 교정지그를 촬영하여 얻은 값을 통해서 이동카메라의 Z축 높이 차에 따른 오프셋 값을 보정하는 단계가 수행될 수 있다. 오프셋 값을 보정하는 단계 이후에는 오프셋 값이 보정되었는지를 확인하는 단계가 더 수행될 수도 있다.

이처럼 본 실시 예에 따른 전자부품 실장장치(100)의 교정방법은 본딩픽커(131)로 교정지그(172)를 회전시키는 가운데 본딩픽커(131)의 회전중심을 검출하여 본딩픽커(131) 회전중심의 오프셋을 보정하고, 본딩픽커(131) 회전중심의 오프셋 보정 후 본딩픽커(131)에 픽업된 교정지그(172)의 오프셋을 보정하기 때문에 종래보다 정교한 교정을 수행할 수 있다. 그리고 이러한 교정을 통해 전자부품 실장 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉 장비의 열변형 등으로 본딩픽커(131)의 회전중심이 변한 경우에도 이를 보정할 수 있기 때문에 전자부품의 실장 정밀도를 높일 수 있다.

110: 웨이퍼 공급부, 111: 웨이퍼 테이블,
112: 회로기판 공급부, 114: 본딩테이블,
120: 플립오버 픽커, 130: 본딩헤드,
131: 본딩픽커, 133: 이동카메라,
140: 이동유닛, 150: 플럭스 침지유닛,
160: 고정카메라, 170: 교정수단,
171: 교정테이블, 172: 교정지그,
180: 기판검사카메라.

Claims

실장작업이 수행되는 본딩테이블; 웨이퍼로부터 절단된 개별의 반도체 칩을 상기 본딩테이블로 이송하기 위한 본딩픽커와 상기 본딩픽커로부터 소정 간격으로 이격되어 나란히 배치되는 이동카메라를 포함하는 본딩헤드; 반도체 칩을 촬영하기 위한 고정카메라; 상기 본딩헤드와 상기 이동카메라 및 상기 고정카메라의 상대위치를 측정하기 위한 교정지그가 안착되는 교정테이블을 포함하는 전자부품 실장장치의 교정방법에 있어서,
(a) 상기 본딩픽커로 상기 교정지그를 픽업하는 단계;
(b) 상기 이동카메라의 중심을 상기 교정테이블의 설정된 기준위치로 이동하여 촬영하고 촬영된 결과값으로부터 상기 이동카메라의 중심과 상기 교정테이블의 중심이 서로 일치하도록 오프셋을 보정하는 단계;
(c) 상기 교정지그를 픽업한 상기 본딩픽커를 상기 고정카메라의 설정된 중심위치로 이동시킨 후 상기 고정카메라로 상기 교정지그를 촬영하고, 상기 교정지그의 회전각을 소정각도로 변경시켜서 상기 교정지그를 촬영하여 각각 위치정보를 구하고, 이들 위치정보를 기초로 상기 본딩픽커의 회전중심을 검출하는 단계;
(d) 상기 고정카메라의 중심위치에 대한 상기 본딩픽커 회전중심의 오프셋을 보정하는 단계; 및
(e) 상기 고정카메라로 상기 본딩픽커에 픽업된 상기 교정지그를 촬영하여 상기 교정지그의 위치값을 검출한 후, 상기 고정카메라 중심에 대한 상기 교정지그의 오프셋을 보정하는 단계를 포함하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
실장작업이 수행되는 본딩테이블; 웨이퍼로부터 절단된 개별의 반도체 칩을 상기 본딩테이블로 이송하기 위한 본딩픽커와 상기 본딩픽커로부터 소정 간격으로 이격되어 나란히 배치되는 이동카메라를 포함하는 본딩헤드; 반도체 칩을 촬영하기 위한 고정카메라; 상기 본딩헤드와 상기 이동카메라 및 상기 고정카메라의 상대위치를 측정하기 위한 교정지그가 안착되는 교정테이블을 포함하는 전자부품 실장장치의 교정방법에 있어서,
(a) 상기 이동카메라의 중심을 상기 교정테이블의 설정된 기준위치로 이동하여 촬영하고 촬영된 결과값으로부터 상기 이동카메라의 중심과 상기 교정테이블의 중심이 서로 일치하도록 오프셋을 보정하는 단계;
(b) 상기 본딩픽커가 상기 교정지그를 픽업하는 단계;
(c) 상기 본딩픽커를 상기 고정카메라의 설정된 중심위치로 이동시킨 후 상기 고정카메라로 상기 교정지그를 촬영하고, 상기 교정지그의 회전각을 소정각도로 변경시켜서 상기 교정지그를 촬영하여 각각 위치정보를 구하고, 이들 위치정보를 기초로 상기 본딩픽커의 회전중심을 검출하는 단계;
(d) 상기 고정카메라의 중심위치에 대한 상기 본딩픽커 회전중심의 오프셋을 보정하는 단계; 및
(e) 상기 고정카메라로 상기 본딩픽커에 픽업된 상기 교정지그를 촬영하여 상기 교정지그의 위치값을 검출한 후, 상기 고정카메라 중심에 대한 상기 교정지그의 오프셋을 보정하는 단계를 포함하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (e)단계 후, 상기 교정지그를 상기 교정테이블의 기준위치에 내려 놓고, 상기 이동카메라로 상기 교정지그와 상기 교정테이블을 함께 촬영한 후, 상기 교정지그의 위치값과 상기 교정테이블 기준위치를 검출하여 교정상태를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (d)단계 후, 상기 (c)단계를 반복하여 상기 본딩픽커 회전중심 오프셋의 보정상태를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제3항에 있어서,
상기 교정상태를 확인하는 단계 이후에, 소망하는 교정범위를 벗어나는 경우 상기(a),(b),(c),(d)및 (e)단계를 소망하는 교정범위 내에 들어올 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이동카메라의 중심과 상기 교정테이블의 중심이 서로 일치하도록 오프셋을 보정하는 단계 이후에, 상기 이동카메라로 상기 교정테이블을 재 촬영하고, 오프셋 보정상태를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단계 (c)에서 상기 소정각도는 60°, 90°, 120°, 180°, 240°, 270° 및 360° 중에서 선택되며, 상기 본딩픽커의 회전중심의 위치값을 구하기 위하여 2회 이상의 위치정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (e)단계 후, 상기 고정카메라로 상기 교정지그를 촬영하여 상기 교정지그의 위치값을 재 검출하여 상기 교정지그의 오프셋 보정상태를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 교정지그 및 상기 교정테이블 상에는 십자 마크, 원형 마크 또는 다각형 형상의 마크가 복수 개 형성된 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 교정지그 및 상기 교정테이블은 투명한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 교정테이블 상에는 상기 교정지그를 흡착하기 위한 진공홀이 마련되는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이동카메라는 상기 교정지그에 대한 초점거리가 조절되도록 Z축 높이방향으로 승강 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (e)단계 후, (f) 상기 교정지그를 상기 교정테이블의 기준위치에 내려 놓고, 상기 교정지그의 굴절률에 맞도록 상기 이동카메라의 초점거리를 조절한 후 상기 이동카메라로 상기 교정지그의 위치를 촬영하는 단계; 및
상기 (b)단계에서 얻어진 값과, 상기 (f)단계에서 얻어진 값으로부터 상기 이동카메라의 Z축 높이 차에 대한 오프셋을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.
제13항에 있어서,
상기 이동카메라의 Z축 높이 차에 대한 오프셋을 검출하는 단계 이후에 오프셋을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치의 교정방법.