KR20140064255A - 전자부품 실장장치 및 이의 인포지션 판정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자부품을 진공 흡착하여 이동시키는 수단으로서, Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩헤드와, 상기 본딩헤드를 상기 Z축 방향에 수직한 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 이동유닛과, 상기 제1 이동유닛을 상기 Z축 및 Y축 방향에 수직한 X축 방향으로 이동시키기 위한 제2 이동유닛과, 상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향 위치를 각각 검출하기 위한 위치검출장치와, 그리고 상기 위치검출장치로부터 검출된 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향에서의 위치한 지점과 상기 각 축의 목표 지점에서의 위치 차이값을 판단하고, 상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우 목표지점에서의 작업을 수행하도록 하는 제어부를 포함하는 전자부품 실장장치를 제공한다.

Description

전자부품 실장장치 및 이의 인포지션 판정 방법{Electronic device mounting apparatus and method for judging position thereof}

본 발명은 반도체 칩 또는 반도체 패키지와 같은 전자부품을 기판의 실장위치에 정확히 실장할 수 있는 전자부품 실장장치 및 이의 인포지션 판정 방법에 관한 것이다.

전자부품 실장장치는 반도체 칩 또는 반도체 패키지와 같은 전자부품을 기판의 실장영역으로 이동시켜 실장하는 장치이다.

통상의 전자부품 실장장치는 전자부품을 픽업한 후 기판의 실장영역으로 이동하여 실장하는 본딩헤드를 구비한다. 본딩헤드는 전자부품을 진공 흡착하는 방식으로 픽업하는 본딩픽커와, 본딩픽커와 함께 이동하며 기판의 실장영역을 인식하는 이동카메라를 포함한다. 이동카메라는 기판을 촬영하여 전자부품의 실장영역을 검출할 수 있고, 본딩픽커는 이동카메라의 검출 정보에 근거하여 전자부품을 기판의 실장 영역으로 이동시켜 기판에 실장할 수 있다.

이러한 전자부품 실장장치에 대해서는 미국 공개특허 US2005/0045914에 보다 자세히 기술되어 있다.

한편, 수치제어장치(Numerical Control)는 기계에 동작을 지령하여 기계가 지령에 따라 목적하는 위치에 이동하고 있는가를 검출하는 장치이다.

가장 이상적인 수치제어장치는 지령에 따라 정확한 위치에 오차 없이 목적물 등을 이동시키는 장치이나, 실제적으로는 이동체가 이동하는 과정에서 관성이나 응답지연 등의 영향으로 인하여 제어부가 명령한 정확한 목표 위치에 목적물을 위치 시키는데에는 한계가 있다.

따라서, 일반적으로 지령된 목표점(Destination)으로부터 일정한 범위를 한정하여 상기 범위 안에 이동체가 정지시 목적하는 위치에 있다고 판단하였으며, 이러한 목표점의 상하 일정한 범위를 통상 인포지션 레인지 또는 인포지션 범위(In-Position Range)라고 하며, 이 범위 안에 이동체가 위치시 인포지션 되었다고 하였다.

이러한 수치제어장치의 메커니즘은 전자부품 실장장치에서도 적용될 수 있다.

구체적으로, 웨이퍼 상의 절단된 개개의 반도체 칩을 본딩 헤드에 포함된 본딩픽커로 픽업하여 기판에 실장하는 전자부품 실장장치에서도 반도체 칩을 이동시키는 과정에서 상기의 수치제어장치와 유사한 문제점이 있었다.

따라서, 종래 전자부품 실장장치는 한 축 방향에서 이동체가 인포지션 범위에 위치하면 정위치하였다고 판단하는 과정을 수행하였으나 이러한 판단 과정만으로는 다축 이동 또는 복수의 이동체 유닛을 포함한 경우 정밀한 위치에 이동체를 이동시키는 데에는 어려움이 있었다.

또한, 기존의 한 축 방향에서만 인포지션 상태를 판단한 종래기술은 다축 이동 및 복수의 이동체가 이동하는 과정에서 관성의 영향과, 타축 및 장비 내외에서 발생하는 진동 등의 영향을 고려하지 못하여 원하는 목표 지점을 초과하거나 미달하여 정지함으로써 정확한 위치제어가 어려운 문제점이 있었다.

특허문헌1 : 미국 공개특허 US2005/0045914(2005.03.03. 공고)

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여, 고려할 수 있는 모든 다축 방향에서의 인포지션 상태를 판단하여 각 축에서 발생하는 진동 등의 영향을 최소화하여 목표점(Destination)에 정확하게 이동체를 위치시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 실장시에 헤드부의 위치 편차를 더욱 줄임으로써 실장 작업시 오차를 줄여 더욱 정밀하고 신뢰성 있게 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 테스트 단계에서 본 발명을 수행하여 이를 기초로 보다 정확한 좌표체계를 마련하여 실제 생산단계에서 보다 정확하게 이동체를 이동시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전자부품을 진공 흡착하여 이동시키는 수단으로서, Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩헤드; 상기 본딩헤드를 상기 Z축 방향에 수직한 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 이동유닛; 상기 제1 이동유닛을 상기 Z축 및 Y축 방향에 수직한 X축 방향으로 이동시키기 위한 제2 이동유닛; 상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향 위치를 각각 검출하기 위한 위치검출장치; 및 상기 위치검출장치로부터 검출된 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향에서의 위치한 지점과 상기 각 축의 목표 지점에서의 위치 차이값을 판단하고, 상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우 목표지점에서의 작업을 수행하도록 하는 제어부를 포함하는 전자부품 실장장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 전자부품을 흡착 및 이동시키는 수단으로서, Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩헤드; 상기 본딩헤드를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 이동유닛; 상기 제1 이동유닛을 X축 방향으로 이동시키기 위한 제2 이동유닛; 상기 전자부품을 기판의 실장 영역에 실장하는 작업이 수행되는 본딩테이블; 상기 본딩헤드에 흡착된 상기 전자부품의 위치 또는 상기 본딩헤드의 위치(축틀어짐)를 교정하기 위한 캘리브레이션부; 상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향 위치를 검출하기 위한 위치검출장치; 및 상기 위치검출장치로부터 검출된 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향에서의 위치한 지점과 상기 각 축의 목표 지점에서의 위치 차이값을 판단하고, 상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우 목표지점에 도달한 것으로 간주하는 제어부를 포함하는 전자부품 실장장치에 의해 달성된다.

바람직하게는, 상기 위치검출장치는 상기 전자부품을 흡착한 상기 본딩헤드가 상기 목표 지점에 도달할 때, 상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향으로의 각각의 도달 위치를 측정하기 위한 리니어스케일; 및 상기 리니어스케일의 위치 값을 출력하기 위한 스케일헤드를 포함하고, 상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 각 축에서의 도달 위치와 상기 목표 지점과의 위치 차이값이 이미 설정된 목표 지점의 한계 범위 이내인지를 판단하는 판단부; 및 상기 위치 차이값이 기설정된 한계 범위 이내인 경우, 상기 목표 지점에 도달한 것으로 간주하고 상기 목표지점에서의 작업을 수행하도록 제어하는 동작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우, 상기 본딩헤드에 구비된 이동카메라를 이용하여 상기 전자부품 실장장치에 형성된 임의의 피두셜마크를 검사하여 기준 위치 좌표를 설정하는 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 목표지점에서 수행되는 작업은 상기 전자부품을 기판의 실장영역에 실장시키는 작업인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 목표지점에서 수행되는 작업은 상기 전자부품을 흡착하는 본딩헤드 및 이에 의해 흡착된 상기 전자부품의 위치를 교정하는 작업인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 본딩헤드는 상기 전자부품을 진공 흡착하기 위한 본딩픽커와 상기 본딩픽커로부터 일 측 방향으로 기설정된 거리만큼 이격되어 구비된 이동카메라가 구비되며, 상기 전자부품 실장장치는 상기 본딩픽커와 이동카메라의 상대위치를 측정 및 교정하기 위하여, 하나 이상의 피두셜마크가 형성된 캘리브레이션부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 본딩헤드에 구비된 이동카메라를 통해 상기 캘리브레이션부 상의 피두셜마크 및 캘리브레이션부 상에 놓여지게 되는 전자부품의 위치정보를 검사하고, 상기 검사된 위치 정보값을 바탕으로 상기 본딩헤드 및 상기 본딩헤드에 흡착되는 전자부품의 위치를 교정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 측정부는 상기 제1이동 유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동 유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향으로의 각각의 도달 위치를 리니어스케일의 눈금이나 이동유닛을 구동하는 모터의 펄스값으로 감지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향으로의 각각의 도달 위치가 상기 각각의 목표지점의 기설정된 한계 범위 이내에 모두 만족하는 경우 상기 목표지점에서의 작업이 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 측정부에 의한 상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향으로의 각각의 도달 위치 측정은 동시에 또는 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 본딩헤드는 적어도 두 개 이상 구비되며, 상기 본딩헤드를 Y축으로 이동하기 위한 제1 이동유닛의 수 및 상기 제 1 이동유닛을 X축으로 이동하기 위한 제2 이동유닛의 수도 각각 두 개 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 설정된 한계 범위는 1펄스 이내인 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 제어부는 목표 지점으로 이동하고자 할 때 목표 지점에 근접하는 경우 제1 이동유닛 및 제2 이동유닛의 이동속도를 감속 조절하는 속도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩픽커 및 상기 본딩픽커로부터 일 측 방향으로 기설정된 거리만큼 이격되어 구비된 이동카메라를 포함하는 본딩헤드를 Y축 및 X축 방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 이동유닛을 이용하여 임의의 피두셜마크가 형성된 목표 지점으로 이동시키는 단계; 상기 목표 지점에서의 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향의 현재 위치를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 각각의 축에서의 현재 위치 값과 목표 지점에서의 위치 차이 값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우, 상기 이동카메라로 상기 피두셜마크를 검출하여 기준 위치좌표를 설정하는 단계를 포함하는 인포지션 방법에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩헤드로 전자부품을 흡착하는 단계; 상기 본딩헤드를 Y축 및 X축 방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 이동유닛을 이용하여 상기 본딩헤드에 흡착된 전자부품이 실장될 기판의 목표 지점으로 이동시키는 단계; 상기 목표 지점에서의 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동 유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향의 현재 위치를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 각각의 현재 위치 값과 목표 지점의 위치와의 차이 값을 판단하고, 위치 차이 값이 기설정된 한계 범위 이내일 경우 상기 본딩헤드에 흡착된 전자부품을 기판에 실장하는 단계를 포함하는 인포지션 방법에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩헤드로 전자부품을 흡착하는 단계; 상기 본딩헤드를 Y축 및 X축 방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 이동유닛을 이용하여 상기 본딩헤드에 흡착된 전자부품의 상태를 검사하기 위한 검사부의 목표 지점으로 이동시키는 단계; 상기 목표 지점에서의 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동 유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향의 현재 위치를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 각각의 현재 위치 값과 목표 지점의 위치와의 차이 값을 판단하고, 위치 차이 값이 기설정된 한계 범위 이내일 경우 상기 본딩헤드에 흡착된 전자부품의 상태를 검사하는 단계를 포함하는 인포지션 방법에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩헤드로 장비 셋팅용 자재를 흡착하는 단계; 상기 본딩헤드를 Y축 및 X축 방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 이동유닛을 이용하여 상기 본딩헤드에 흡착된 장비 셋팅용 자재를 교정부의 목표 지점으로 이동시키는 단계; 상기 목표 지점에서의 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동 유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향의 현재 위치를 검출하는 단계; 상기 검출된 각각의 현재 위치 값과 목표 지점의 위치와의 차이 값을 판단하고 위치 차이 값이 기설정된 한계 범위 이내일 경우 상기 본딩헤드에 흡착된 장비 셋팅용 자재의 위치를 검출하는 단계; 및 검출된 상기 장비 셋팅용 자재의 위치 값에 따라 상기 장비 셋팅용 자재를 흡착하는 상기 본딩헤드의 오프셋 값을 교정하는 단계를 포함하는 인포지션 방법에 의해 달성된다.

바람직하게는, 상기 설정된 한계 범위는 1펄스 이내인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 오프셋 값을 교정하는 단계는, 상기 본딩헤드에 구비된 이동카메라를 통해 하나 이상의 피두셜마크가 형성된 캘리브레이션부를 검사하고, 상기 캘리브레이션부에 형성된 피두셜마크 및 캘리브레이션부 상에 놓여지게 되는 전자부품의 위치정보를 통해 상기 본딩헤드 및 상기 본딩헤드에 흡착되는 전자부품의 위치 틀어짐 값을 교정하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 전자부품 실장장치 및 이의 인포지션 판정 방법에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

보다 정확한 위치에 전자부품을 실장시킴으로써, 초고밀도의 반도체소자라도 기판의 접점과 오차 없이 전자부품을 장착시킬 뿐만 아니라 비전검사 과정에서도 불량률을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

이와 더불어 양산 이전의 장비 셋팅(좌표 설정, 위치 교정등) 단계에서도 본 과정을 적용함으로써 실 생산단계에서 최적의 정확성과 정밀도를 동시에 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한 다축 이동 또는 복수의 이동체 유닛을 포함하더라도, 각각의 축간의 영향을 최소화함으로써 높은 정밀도의 인포지션 위치를 구할 수 있으며, 더욱 정확한 위치 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 실장장치의 평면도.
도 2는 도 1에 도시한 제 1 이동유닛과 본딩헤드 및 플립오버픽커와 고정카메라를 확대하여 나타낸 정면도.
도 3은 도 1에 도시한 제 1 이동유닛과 본딩헤드 및 캘리브레이션부를 확대하여 나타낸 사시도.
도 4는 현재 위치와 목표 지점과의 위치 차가 이미 설정된 한계 범위내인지를 판단하는 과정을 보여주기 위한 도면.
도 5는 일정 시간 동안에 발생하는 X축과 Y축 및 Z축과 θ축에서 수렴되는 위치 값이 이후 시간 동안에 X축과 Y축 및 Z축과 θ축에서 수렴된 위치 값의 범위가 목표 지점의 허용범위 내의 값인지를 판단하는 과정을 보여주기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 기준위치 좌표를 설정하는 작업을 수행하는 경우에 있어서 전자부품 실장장치의 인포지션 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 실장작업을 수행하는 경우에 있어서 전자부품 실장장치의 인포지션 방법을 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따라 검사작업을 수행하는 경우에 있어서 전자부품 실장장치의 인포지션 방법을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따라 교정작업을 수행하는 경우에 있어서 전자부품 실장장치의 인포지션 방법을 나타낸 순서도.

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 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 제 1 이동유닛과 본딩헤드 및 플립오버픽커와 고정카메라를 확대하여 나타낸 정면도이다.

도 3은 도 1에 도시한 제 1 이동유닛과 본딩헤드 및 캘리브레이션부를 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 4는 현재 위치와 목표 지점과의 위치 차가 이미 설정된 한계 범위내인지를 판단하는 과정을 보여주기 위한 도면이다.

도 5는 일정 시간 동안에 발생하는 X축과 Y축 및 Z축과 θ축에서 수렴되는 위치 값이 이후 시간 동안에 X축과 Y축 및 Z축과 θ축에서 수렴된 위치 값의 범위가 목표 지점의 허용범위 내의 값인지를 판단하는 과정을 보여주기 위한 도면이다.

전자부품 실장장치(100)는 웨이퍼(W) 상태에서 다수개로 절단된 전자부품, 즉 반도체칩(101)을 픽업한 후 기판(S) 상의 실장위치로 이동시켜 기판(S)에 실장하는 장치다. 반도체칩(101)을 기판(S)에 플립칩(flip chip) 방식으로 실장하므로 플립칩본더(flip chip bonder)라고도 한다.

도 1을 참조하면, 전자부품 실장장치(100)는 절단상태의 웨이퍼(W)를 공급하는 웨이퍼공급부(110), 웨이퍼공급부(110)에서 공급된 웨이퍼(W)가 제공되는 웨이퍼테이블(111), 기판(S)의 위치 정렬정보를 미리 검사하는 프리얼라인부(112), 기판공급부(112)에서 레일(113)을 따라 공급된 기판(S)이 놓이며 웨이퍼테이블(111)의 웨이퍼(W)로부터 각각 개별 반도체칩(101)으로 절단된 반도체칩(101)을 기판(S)에 실장하기 위한 본딩테이블(114)을 구비한다.

또 전자부품 실장장치(100)는 웨이퍼테이블(111)에 놓인 절단상태 웨이퍼(W)에서 반도체칩(101)을 픽업하여 반도체칩(101)의 상하면을 180°반전시키는 플립오버픽커(120), 플립오버픽커(120)가 픽업한 반도체칩(101)을 전달받아 픽업하며 기판(S)으로 이동 후 반도체칩(101)을 기판(S)에 실장하는 본딩픽커(131)와 기판(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 반도체칩(101)에 도포할 플럭스를 담고 있는 플럭스 침지유닛(150), 플럭스 침지유닛(150)과 기판(S)을 오가는 본딩헤드(130)의 이동경로에 배치된 상태에서 본딩픽커(131) 또는 이에 픽업된 반도체칩(101)을 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 반도체칩(101)등의 위치나 자세 교정을 위해 이용하는 캘리브레이션부(170), 도면에 나타내지는 않았지만 장치의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

그리고, 본딩헤드는 적어도 2개 이상 구비되며, 본딩헤드를 Y축 방향으로 이동하기 위한 제1이동유닛의 수와 제1이동유닛을 X축으로 이동하기 위한 제2이동유닛의 수도 각각 2개 이상 구비될 수 있지만, 이동유닛(140)은 X축 방향으로 길게 연장되며 상호 평행하게 배치된 2 개의 제2 이동유닛(141)과, Y축 방향으로 길게 연장되고 상호 평행하게 배치된 상태에서 양단이 2개의 제2 이동유닛(141)에 이동 가능하게 장착된 2개의 제1 이동유닛(142)을 포함하는 것이 바람직하다.

제1 이동유닛(142)은 도면에 나타내지는 않았지만 내장된 구동수단(미도시)에 의해 제2 이동유닛(141)을 따라 X축 방향으로 이동할 수 있다.

본딩헤드(130)는 양측의 제1 이동유닛(142)에 Y축 방향으로 이동 가능하게 장착된다. 본딩헤드(130)는 제1 이동유닛(142) 또는 자체에 내장된 구동수단(미도시)에 의해 제1 이동유닛(142)을 따라 Y축 방향으로 이동할 수 있다. 따라서 본딩헤드(130)는 제1 이동유닛(142)을 따라 Y축 방향으로 이동할 수 있고, 제1 이동유닛(142)은 제2 이동유닛(141)을 따라 X축 방향으로 이동할 수 있으므로, 본딩헤드(130)는 X축 및 Y축 방향으로 이동하면서 목표 지점에서의 각각의 작업을 수행할 수 있다. 즉 본딩헤드(130)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 플립오버픽커(120), 플럭스 침지유닛(150), 고정카메라(160), 캘리브레이션부(170), 기판(S) 상부를 자유롭게 이동할 수 있다.

한편, 도 1의 전자부품 실장장치(100)는 플립오버픽커(120), 플럭스 침지유닛(150), 본딩헤드(130), 고정카메라(160), 캘리브레이션부(170)가 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.

전자부품 실장공정은 쏘잉머신을 사용하여 복수 개의 반도체칩(101)으로 절단된 웨이퍼(W)에서 각각의 반도체칩(101)을 파지하여 기판(S)에서 상기 각각의 반도체칩(101)이 위치될 기준 본딩 위치(실장 영역)에 상기 각각의 반도체칩(101)을 실장시키는 공정이다.

전자부품 실장공정은, 플립오버픽커(120)로 각각의 반도체칩(101)의 상부면을 흡착하는 방식으로 상기 반도체칩(101)을 파지하는 단계와, 상기 반도체칩(101)의 상부면 및 하부면이 반전되도록 상기 플립오버픽커(120)를 상하로 180°만큼 회전시키는 반전단계와, 베이스부(135)의 일측에 제공된 본딩픽커(131)를 사용하여 상기 플립오버픽커(120)에 파지된 반도체칩(101)을 파지하여 반도체칩(101)을 상기 본딩픽커(131)로 전달하는 전달단계와, 상기 본딩픽커(131)를 이동시켜 상기 반도체칩(101)의 하부면에 플럭스가 도포되도록 상기 반도체칩(101)을 플럭스 침지유닛(150)에 침지시키는 플럭스 도포단계와, 상기 플럭스가 도포된 반도체칩(101)의 픽업위치 및 플럭스 도포 상태를 검사하는 단계와, 상기 본딩픽커(131)를 본딩테이블(114)로 이동하여 상기 본딩테이블(114)에 안착된 기판(S)에서 기준 본딩위치에 상기 반도체칩(101)을 실장하는 본딩단계를 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 인포지션을 수행하기 위하여, 상기 본딩헤드(130)를 상기 Z축 방향에 수직한 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 이동유닛(142)과, 상기 제1 이동유닛(142)을 상기 Z축 및 Y축과 수직한 X축 방향으로 이동시키기 위한 제2 이동유닛(141)과, 상기 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 도면에 나타내지는 않았지만 상기 본딩헤드(130)에 제공되어 상기 본딩헤드(130)의 Z축 위치 및 θ 축 방향 위치를 검출하기 위한 위치검출장치(미도시); 및 상기 위치검출장치(미도시)의 X축, Y축, Z축 및 θ 축에서의 목표 지점(P1)과 상기 위치검출장치(미도시)로부터 검출된 현재 위치한 지점과의 위치 차이 값을 판단하고, 각각의 축에서의 위치 차이 값이 기설정된 한계 범위의 기준 위치 값일 경우에 상기 본딩헤드(130)에 흡착된 상기 반도체칩(101)이 목표 지점(P1)에 도달한 것으로 판단하거나 목표 지점(P1)에서의 작업을 수행하도록 하는 제어부(미도시)를 포함한다.

위치검출장치는, 전자부품을 흡착한 상기 본딩헤드가 목표 지점에 도달할 때, 상기 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 상기 본딩헤드(130)에 제공되어 상기 본딩헤드(130)의 Z축 위치 및 θ 축 방향 으로의 도달 위치를 측정하기 위한 리니어스케일 및 상기 리니어스케일의 위치값을 출력하기 위한 스케일 헤드를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 제어부는 상기 위치검출장치에서 측정된 각 축에서의 도달 위치와 상기 목표 지점과의 위치 차이값이 이미 설정된 목표 지점의 한계 범위 이내인지를 판단하는 판단부 및 상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우 상기 목표 지점에 도달한 것으로 간주하고, 상기 목표지점에서의 작업을 수행하도록 제어하는 동작부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전자부품 실장장치(100)는 하나 이상의 피두셜마크(FM)(fiducial mark)를 포함하는 캘리브레이션부(170)를 포함하고, 상기 캘리브레이션부(170)는 본딩헤드(130)에 구비된 이동카메라(133)를 통해 상기 캘리브레이션부(170) 상의 피두셜마크 및 캘리브레이션부(170) 상에 놓여지게 되는 반도체칩(101)의 위치정보를 제공할 수 있다.　상기 캘리브레이션부(170)는 전자부품 실장장치(100)에 포함되는 각각의 장치들(예를 들어, 플립오버픽커, 본딩헤드, 플럭스 침지유닛, 본딩테이블, 웨이퍼테이블, 웨이퍼공급부, 레일 등)이 반복되는 공정으로 인해 열 변형되거나 또는 진동으로 상대위치가 변화되는 경우 각 장치들의 상대위치가 변화된 정도(즉, 변화거리 및 변화방향)에 대한 정보를 제공할 수 있다.

참고로, 캘리브레이션부(170)에 형성된 피두셜마크는 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 이동카메라(133)와 고정카메라(160)의 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, 이동카메라(133)와 고정카메라(160)에 각각 촬영된 마크의 중심(원형의 중심)들을 기준으로 이동카메라(133)와 고정카메라(160)의 상대위치를 산출할 수도 있다. 이러한 복수의 마크가 마련된 캘리브레이션부(170)는 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, 캘리브레이션부(170)는 고정카메라(160)의 하우징일 수도 있으며, 교정테이블(171) 상에는 교정지그(172)를 견고하게 고정시키기 위한 진공홀이 마련될 수도 있다. 즉, 교정지그(172)는 캘리브레이션부(170) 상의 진공홀을 통해 견고하게 고정된 상태에서 교정지그(172)의 마크에 대한 검사가 수행될 수 있다.

특히, 전자부품 실장장치(100)의 구성 요소 중에 본딩헤드(130)는 본딩헤드(130)를 Z축 방향에 수직한 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 이동유닛(142)과 제1 이동유닛(142)을 Z축 및 Y축과 수직한 X축 방향으로 이동시키기 위한 제2 이동유닛(141)에 의하여 이동되므로, 관성 및 진동 등의 영향에 의해 본딩헤드(130)의 셋팅값에 오차가 발생하기 쉽다. 이에 캘리브레이션부(170)에서는 본딩픽커(131)의 위치 틀어짐이나 본딩픽커(131)에 픽업된 반도체칩(101)의 위치 등을 교정 및 보정하는 작업이 수행된다. 특히, 수마이크로미터의 정밀도를 요구하는 전자부품 실장장치(100)의 정밀도 및 정확도에 영향을 미치므로 이를 정밀하게 제어하는 것이 중요하다.

한편, 본딩헤드(130)는 웨이퍼테이블(111) 및 플립오버픽커(120)의 상부에서 승강 가능하게 설치되고, 웨이퍼테이블(111), 본딩테이블(114), 플럭스 침지유닛(150) 및 플립오버픽커(120) 사이를 병진이동 가능하게 설치된다. 구체적으로, 상기 본딩헤드(130)는 제1 이동유닛(142)에 의해 Y축 방향으로 병진이동 가능하게 설치되고, 제2 이동유닛(141)에 의해 X축 방향으로 병진이동 가능하게 설치된다. 참고로, 제1 이동유닛(142)과 제2 이동유닛(141)이 형성하는 공간 내부에는 웨이퍼 테이블(111), 플럭스 침지유닛(150), 본딩테이블(114) 및 플립오버픽커(120)가 설치되어 있다.

본딩픽커(131)는 반도체칩(101)에 진공흡착력을 직접 전달하여 상기 반도체칩(101)을 흡착하는 헤드부(131a)와, 상기 헤드부(131a)와 상기 본딩픽커(131)를 연결하며 상기 본딩픽커(131)에 진공흡입력을 전달하는 연결부재(131b)를 포함한다. 상기 본딩픽커(131)는 흡착된 반도체칩(101)을 Z축에 대해 시계방향 및/또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있도록 구성된다. 이로 인해, 본딩픽커(131)는 반도체칩(101)의 위치를 θ(theta) 보정할 수 있다.

이동카메라(133)는 본딩헤드(130)에서 상기 본딩픽커(131)로부터 일 측 방향으로(예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 Y축 방향으로) 기설정된 제1 거리만큼 이격되어 설치된다. 본딩픽커(131)가 반도체칩(101)을 파지하거나 상기 반도체칩(101)을 플럭스에 침지시킬 때 이동카메라(133)와의 공간적 간섭이 발생하지 않도록 하기 위하여, 상기 이동카메라(133)는 이동카메라(133)의 렌즈면(133a)이 상기 본딩픽커(131)의 흡착면 보다 높은 위치에 위치되도록 설치될 수 있다. 또한, 이동카메라(133)는 초점 거리를 조절할 수 있도록 Z축 높이 방향으로 승하강 가능한 구조로 설치될 수 있다.

또한, 플럭스 침지유닛(150)과 본딩테이블(114) 사이에서 상기 본딩헤드(130)의 이동경로 상에는, 상기 본딩픽커(131)의 하부에서 상부 방향으로 본딩픽커(131)에 흡착된 반도체칩(101)을 촬영하는 고정카메라(160)가 구비될 수 있다.

고정카메라(160)는 본딩픽커(131)에 대한 반도체칩(101)의 위치정보를 수집하는 카메라로서, 구체적으로 상기 고정카메라(160)는 본딩픽커(131)의 중심이 반도체칩(101)의 중심과 일치하는지 여부, 본딩픽커(131)의 중심이 반도체칩(101)의 중심으로부터 이탈된 거리, 본딩픽커(131)에 대해 반도체칩(101)의 이탈된 각도 및 반도체칩(101)의 하부에 형성된 패턴 등을 촬영한다.

상기 본딩테이블(114)에는 반도체칩(101)이 실장되는 기판(S)이 배치된다.

또한, 상기 본딩테이블(114)의 전방에는, 기판(S)의 위치 정렬정보를 미리 검사하는 프리얼라인부(112)가 구비될 수도 있다. 상기 프리얼라인부(112)에는 제2 이동카메라(180)가 구비될 수 있고, 상기 제2 이동카메라(180)는 각각의 기판(S)의 위치정보 및 인쇄된 회로상태를 수집 및 검사하고, 기판(S)에서 반도체칩(101)들이 각각 실장될 위치인 기준 본딩 위치에 대한 위치정보를 수집한다.

또한, 전자부품 실장장치(100)의 위치검출장치는 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ축 방향의 위치를 검출한다. 전자부품 실장장치(100)는 위치검출장치로부터 검출된 위치값과 목표 지점에서의 기설정된 위치 값의 차이를 판단하고 목표지점에서의 작업을 수행하도록 제어부(미도시)를 포함한다.

제어부(미도시)는 상기 플립오버픽커(120), 상기 본딩헤드(130) 및 상기 플럭스 침지유닛(150)을 제어한다. 상기 제어부(미도시)는 본딩헤드(130)의 실장위치나 고정카메라(160)나 캘리브레이션부(170)의 검사 위치 등으로 이동하기 위하여 제1 이동유닛(142) 및 제2 이동유닛(141)을 제어한다. 제1 이동유닛(142) 및 제2 이동유닛(141)의 이동위치를 제어하기 위해서는 도시하여 나타내지는 않았지만, 판단부(미도시) 및 동작부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

전자부품 실장장치(100)의 위치검출장치는 제 1, 2 이동 유닛(142, 141)이 반도체칩(101) 및 기판(S)과 대향되는 목표 지점(P1)에 도달할 때에, 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ축 방향에서의 도달 위치를 검출한다. 이때, 위치검출장치는 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ축 방향으로부터의 도달위치 측정을 순차적으로 수행하거나, 또는 동시에 수행할 수도 있다.

여기서, 위치검출장치는 리니어스케일과 스케일헤드를 포함할 수 있으며, 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ축에서의 리니어 스케일의 눈금을 읽어 이동거리를 측정할 수가 있다.

이때, 제어부(미도시)는 도시하지는 않았지만, ECU(Electronic Control Unit, 미도시) 또는 MCU(Micro Control Unit, 미도시)를 포함하여 제공될 수가 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 전자부품 실장장치(100)의 판단부(미도시)는 위치검출장치에서 검출된 현재 위치와 목표 지점과의 위치 차가 이미 설정된 한계 범위(R1)내인지를 판단하여 제어부(미도시)가 정확한 위치 이동명령을 내릴 수 있도록 할 수가 있다.

여기서, 판단부(미도시)는 리니어 스케일의 눈금이나 제1, 2 이동유닛(142, 141)을 구동하는 모터(미도시)의 펄스값 등으로부터 측정되는 현재 위치(R2)에 해당하는 X축과 Y축 및 Z축과 θ축에서 수렴된 현재 위치(S2)가 목표 지점에서의 허용 범위(R1;인포지션 범위)에 해당하는지를 판단할 수가 있다.

이때, 판단부(미도시)는 일정 시간(0 ~ t1) 경과 후 소정 시간(t2~t3) 동안에 X축과 Y축 및 Z축과 θ축에서 수렴된 위치 값의 범위가 목표 지점의 허용범위 내의 값(S1)인지를 판단할 수가 있다. 바람직하게는, 허용범위는 리니어 스케일의 눈금 기준으로 0.1 마이크로미터 이내의 값이고, 모터의 펄스값 기준으로는 1 펄스 이내이다. 그러나, 사용자 및 작업 내용에 따라 이의 값은 달리 설정할 수도 있다.

전자부품 실장장치(100)의 동작부(미도시)는 판단부(미도시)에서 현재 위치(R2)가 한계범위(R1)내인 것으로 판단할 경우, 제어부(미도시)의 제어에 따라 반도체칩(101)을 기판(S)에 실장시킬 수가 있다. 보다 상세하게는 실장될 기판(S)의 목표 지점(P1)으로 이동하여 목표 지점(P1)의 위치와 측정된 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ방향 위치의 차이가 각각 한계 범위 이내일 경우 반도체칩(101)을 실장하는 작업을 수행하도록 동작부(미도시)를 제어한다.

실장작업 이외에도 다른 작업들을 수행할 수 있다. 예를 들면, 반도체칩(101)의 상태를 검사하기 위한 검사부(미도시)의 목표 지점(P1)으로 이동하여 목표 지점(P1)의 위치와 측정된 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ방향 위치의 차이가 각각 한계 범위 이내일 경우 반도체칩(101)의 상태를 검사하는 작업을 수행하도록 동작부(미도시)를 제어한다. 또한 반도체칩(101)의 검사나 실장 전에 장비의 셋팅이 잘 되어있는지 확인 및 교정작업 시에도 수행될 수 있다. 즉, 전자부품 실장장치(100)의 장비 셋팅용 교정부(미도시)의 목표 지점(P1)으로 본딩픽커(131)를 이동시킨 후, 본딩픽커(131)의 위치를 검출하여 목표 지점(P1)의 위치와 측정된 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ방향 위치의 차이가 각각 한계 범위 이내일 경우 본딩픽커(131)의 오프셋 값을 교정하는 작업을 수행하도록 동작부(미도시)를 제어한다.

또한, 전자부품 실장장치(100)의 본딩픽커(131)는 적어도 둘 이상으로 제공될 수가 있으며, 제1 이동유닛(142)은 본딩픽커(131)의 수에 대응되게 제공될 수 있으며, 적어도 둘 이상으로 제공될 수가 있다.

이때, 전자부품 실장장치(100)의 본딩픽커(131)는 제1 이동유닛(106)이 반도체칩(101)을 검사할 검사부(미도시)나, 반도체칩(101)이 실장될 기판(S) 또는 본딩픽커(131)의 위치를 교정하기 위한 캘리브레이션부(170)등 각각의 기능을 수행하기 위한 목표 지점(P1)에 도달할 때에 제1 이동유닛(142)의 Y축, 제2 이동유닛(141)의 X축 및 본딩픽커(131)의 Z축과 θ축에서의 이동거리를 각각 측정하고, 측정된 현재 위치가 이미 설정된 각각의 한계 범위(목표지점과 현재위치와의 위치차이값;R1) 이내일 경우 장비 셋팅시 기준위치좌표를 수행하거나, 반도체칩(101)의 검사 작업을 수행하거나, 기판(S)에 실장시키는 작업을 수행할 수도 있고, 본딩픽커(131)의 교정작업을 수행할 수가 있다.

이러한, 본 발명에 따른 전자부품 실장장치(100)의 본딩헤드(130)는 반도체칩(101)을 기판(S)에 실장시킬 때에, 관성 및 진동 등의 영향에 의해 반도체칩(101)을 기판(S)의 부정확한 위치에 실장시키는 것을 방지할 수가 있게 된다.

이와 같은, 본 발명에 따른 전자부품 실장장치를 이용하여 반도체칩(101)을 이동시키기 위한 방법을 살펴보면 다음 도 6 내지 도 9와 같다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전자부품 실장장치와 이를 이용한 인포지션 판정 방법의 예들을 나타낸 순서도이다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 기준위치 좌표를 설정하는 작업을 수행하는 경우에 있어서 전자부품 실장장치(100)의 인포지션 방법(600)을 나타낸 것으로서, Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩픽커(131) 및 상기 본딩픽커(131)로부터 일 측 방향으로 기설정된 거리만큼 이격되어 구비된 이동카메라(133)를 포함하는 본딩헤드(130)를 Y축 및 X축 방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 이동유닛(142, 141)을 이용하여 임의의 피두셜마크가 형성된 목표 지점(P1)으로 이동시키는 단계(S602); 상기 목표 지점(P1)에서의 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 상기 본딩헤드(130)의 Z축 위치 및 θ 축 방향의 현재 위치를 검출하는 단계(S604); 및 상기 검출된 각각의 축에서의 현재 위치 값과 목표 지점(P1)에서의 위치 차이 값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우(S606), 상기 이동카메라(133)로 상기 피두셜마크를 검출하여 기준 위치좌표를 설정하는 단계(S608)를 포함한다.

이때, 피두셜마크는 전자부품 실장장치(100)의 고정카메라(160)나 캘리브레이션부(170) 측근에 형성될 수도 있고, 반도체칩(101)이 실장될 기판(S)상에도 형성될 수도 있으며, 형성 위치는 특별히 제한되지는 않는다. 본딩헤드(130)에 구비된 이동카메라(133)로 피두셜마크를 검출하여 검출된 위치 정보를 기준 위치좌표로 설정하고, 이를 기준으로 전자부품 실장장치(100)의 구동을 위한 좌표계를 만들 수 있다. 이렇게 만들어진 좌표계를 이용하여, 픽업, 플럭스침지, 실장, 검사, 교정 등 다양한 이동을 위한 기준이 설정될 수 있다.

본 발명의 인포지션 방법을 보다 상세히 설명하면 하기와 같다. 먼저, 기준 좌표계 검출을 위하여 검사할 피두셜마크가 형성된 목표 지점으로 이동하여 각 축의 현재 위치를 검출하는 단계는 위치검출장치(미도시)를 이용하여 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 상기 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ 축 방향에서의 현재 위치를 측정하여 감지하는 단계일 수가 있다. 본 발명에 따른 위치검출장치(미도시)는 반도체칩(101)을 흡착한 본딩픽커(131)가 목표 지점(P1)에 도달할 때, 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 상기 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ 축 방향으로의 각각의 도달 위치를 측정하기 위한 리니어스케일과 리니어스케일의 위치값을 출력하기 위한 스케일헤드를 포함할 수 있다. 위치의 검출은 리니어스케일의 눈금을 감지하여 검출할 수도 있고, 모터의 펄스값을 통해 위치값을 검출할 수도 있고, 그 외에도 위치값을 검출할 수 있는 다른 수단을 이용할 수도 있다.

그리고, 전자부품 실장장치(100)의 판단부(미도시)는 검출한 각각의 현재 위치 값과 목표 지점(P1)의 위치와의 차이 값이 한계 범위 이내인지를 판단하는 단계를 수행할 수 있다. 전자부품 실장장치(100)의 측정부(미도시)에서 측정한 현재 위치가 각각의 축에서의 목표 위치값의 허용 범위 이내인지를 판단하는 단계이며, 목표로 하는 실장위치에 도달하면서 서서히 정지하게 될 것이고, 각 축에서의 위치는 일정시간 이후에 서서히 수렴될 것이다. 이때 일정시간(도5의 0~t1) 이후에 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 상기 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ 축 방향의 측정 위치값(현재 위치)이 한계 범위 이내에 들어올 때 소망하는 인포지션 범위(도4의 R1)에 들었다고 판단한다. 이때 목표 지점(P1)과의 위치 값 차이의 한계 범위는 리니어스케일의 눈금 기준으로 0.1 마이크로미터 이내인 것이 바람직하고, 모터의 펄스값 기준으로 1펄스 이내인 것이 바람직하다. 또한 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치값이 0.1 마이크로미터 이내로 측정된다 하더라도, 제2 이동유닛(141)의 X축 위치값과 본딩픽커(131)의 Z축 위치값 및 θ 축 방향의 측정위치가 모두 0.1 마이크로 미터 이내에 수용되어야 정밀도 확보에 있어서 더욱 바람직하다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 실장작업을 수행하는 경우에 있어서 전자부품 실장장치(100)의 인포지션 방법(700)을 나타낸 것으로서, Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩픽커(131)로 웨이퍼(W)로부터 절단된 개별 반도체칩(101)을 흡착하고, 상기 본딩픽커(131)를 Y축 및 X축 방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 이동유닛(142, 141)을 이용하여 상기 본딩픽커(131)에 흡착된 반도체칩(101)이 실장될 기판(S)의 목표 지점(P1)으로 이동시키는 단계(S702); 목표 지점(P1)에서의 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 상기 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ 축 방향에서의 현재 위치를 검출하는 단계(S704); 검출된 각각의 현재 위치 값과 목표 지점(P1)의 위치와의 차이 값이 한계 범위 이내일 경우(S706), 상기 본딩픽커(131)에 흡착된 반도체칩(101)을 기판(S)에 실장하는 단계(S708)를 포함한다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따라 검사작업을 수행하는 경우에 있어서 전자부품 실장장치(100)의 인포지션 방법(800)을 나타낸 것으로서, Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩픽커(131)로 웨이퍼(W)로부터 절단된 개별 반도체 칩(101)을 흡착하고, 상기 본딩픽커(131)를 Y축 및 X축 방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 이동유닛(142, 141)을 이용하여 상기 본딩픽커(131)에 흡착된 반도체칩(101)의 상태를 검사하기 위한 검사부(미도시)의 목표 지점(P1)으로 이동시키는 단계(S802); 목표 지점(P1)에서의 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 상기 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ축 방향에서의 현재 위치를 검출하는 단계(S806); 검출된 각각의 현재 위치 값과 목표 지점(P1)의 위치와의 차이 값이 한계 범위 이내일 경우(S806), 상기 본딩픽커(131)에 흡착된 반도체칩(101)의 상태(칩의 패턴, 본딩픽커에 흡착된 반도체 칩의 위치등)를 검사하는 단계를 포함한다.

그 외의 설명은 앞서 도 6에 기재된 설명과 동일하다. 그러나, 검사하는 단계나 기준 좌표를 설정하는 단계를 수행시에는 보다 정밀하게 검사가 이루어질 수 있도록 하기 위하여 위치 차이 값의 한계 범위를 더 좁게 설정할 수가 있다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따라 교정작업을 수행하는 경우에 있어서 전자부품 실장장치(100)의 인포지션 방법(900)을 나타낸 것으로서, Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ방향으로 회전 가능한 본딩픽커(131)로 장비 셋팅용 자재(미도시)를 흡착하고, 상기 본딩픽커(131)를 Y축 및 X축 방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 이동유닛(142, 141)을 이용하여 상기 본딩픽커(131)에 흡착된 장비 셋팅용 자재(미도시)를 캘리브레이션부(170)의 목표 지점(P1)으로 이동시키는 단계(S902); 목표 지점(P1)에서의 제1 이동유닛(142)의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛(141)의 X축 위치, 상기 본딩픽커(131)의 Z축 위치 및 θ 축 방향 위치를 검출하는 단계(S904); 상기 검출된 각각의 위치 값과 목표 지점(P1)의 위치와의 차이 값이 한계 범위 이내일 경우(S906), 상기 본딩픽커(131)에 흡착된 장비 셋팅용 자재(미도시)의 위치(오프셋 값)를 검출하고, 검출된 상기 장비 셋팅용 자재(미도시)의 위치 값에 따라 상기 장비 셋팅용 자재(미도시)를 흡착하는 상기 본딩픽커(131)의 오프셋 값을 교정하는 단계(S908)를 포함한다.

참고로, 상기 오프셋 값을 교정하는 단계(S908)는, 상기 본딩헤드(130)에 구비된 이동카메라(133)를 통해 하나 이상의 피두셜마크가 형성된 캘리브레이션부(170)를 검사하고, 상기 캘리브레이션부(170)에 형성된 피두셜마크 및 캘리브레이션부(170) 상에 놓여지게 되는 반도체칩(101)의 위치정보를 통해 상기 본딩헤드(130) 및 상기 본딩픽커(131)에 흡착되는 반도체칩(101)의 위치 틀어짐 값을 교정하는 단계(S908)이다. 이에 대하여 보다 상세히 설명하면, 본딩헤드(130)의 본딩픽커(131)로 반도체칩(101)과 동일한 규격의 장비 셋팅용 자재(미도시)를 픽업한 상태에서, 본딩헤드(130)의 이동카메라(133)로 캘리브레이션부(170)를 검사하고, 캘리브레이션부(170) 상에 장비 셋팅용 자재(미도시)를 내려놓고 반도체칩(101)과 캘리브레이션부(170) 상에 형성된 피두셜마크를 검출하여 캘리브레이션부(170)의 중심부 상에 장비 셋팅용 자재(미도시)를 내려놓을 수 있도록 이의 틀어짐값(오프셋)을 반복적으로 검사하여 오프셋값을 교정하는 방법이다. 이외에도 고정카메라(160)와 이동카메라(133), 본딩헤드(130)와 캘리브레이션부(170)를 이용하여 오프셋값을 교정할 수도 있다.

그 외의 설명은 앞서 도 6에 기재된 설명과 동일하다. 장비 셋팅용 자재(미도시)는 검사하고자 하는 자재의 샘플로서 실제 자재와 동일할 수도 있고, 교정용 지그(172)를 사용할 수도 있다. 교정용 지그(172)는 투명한 재질로 형성되어 캘리브레이션부(170)의 피두셜마크로 함께 검출되게 하는 것이 바람직하다. 그리고 장비 셋팅용 자재(미도시)를 이용하여 교정하는 단계나 기준 위치 좌표를 설정하는 단계를 수행시에는 보다 정밀하게 검사가 이루어질 수 있도록 하기 위하여 한계 범위를 더 좁게 설정할 수가 있다. 즉, 기준 위치 좌표를 설정하고, 교정하는 장비 초기 셋팅 작업들을 통하여 설정된 위치좌표를 기준으로 각각의 작업부의 위치를 설정할 수 있고, 본딩픽커(131)의 위치 틀어짐이나 본딩픽커(131)의 픽업위치 또는 각도 등을 교정할 수 있으므로, 가장 정밀하고 정확하게 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 전자부품 실장장치(100) 및 이의 인포지션 방법(600, 700, 800, 900)은 반도체칩(101)을 기판(S)에 실장시킬때 보다 정확한 위치에 반도체칩(101)의 실장이 이루어지게 하므로 기판(S)의 부정확한 위치에 실장시키는 것을 방지할 수 있으므로 실장 불량이나 에러를 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한 검사 단계나 장비 셋팅 단계에서 본 발명을 수행하는 경우 안정적인 좌표값을 얻을 수 있고 제1, 2 이동유닛(142, 141) 및 본딩픽커(131)의 가속도 및 감속도 등의 값을 측정하여 최적의 정확성과 생산성을 동시에 확보할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 따른 전자부품 실장장치(100)에서 위치검출장치(미도시) 및 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부(미도시)는 판단부(미도시) 및 동작부(미도시)를 포함할 수 있다. 위치검출장치(미도시)와 판단부(미도시) 및 동작부(미도시)에 대한 설명은 앞서 기술되어 있으므로, 이하에서는 추가 구성인 속도조절부(미도시)에 대해서만 기술하도록 한다.

속도조절부(미도시)는 소망하는 목표 지점(P1)으로 이동하고자 할 때 목표 지점(P1)에 근접하는 경우 제1 이동유닛(142) 및 제2 이동유닛(141)의 이동속도를 감속 조절하도록 제어될 수 있다. 즉, 제 1 및 제2 이동유닛(142, 141)의 이동 속도를 서서히 감소시켜 목표 지점(P1)에 도달시에는 목표 지점(P1)에서의 관성의 영향을 덜 받도록 함으로써 제1 및 제2 이동유닛(142, 141)에 의해 이동된 본딩픽커(131)가 실제 도착한 위치와 목표 지점(P1)의 한계 범위 내에 도달하는 시간이 단축될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101 : 반도체칩 110: 웨이퍼 공급부
111: 웨이퍼 테이블 112: 프리얼라인부
113 : 레일 114: 본딩테이블
120: 플립오버 픽커 130: 본딩헤드
131: 본딩픽커 131a: 헤드부
131b: 연결부재 133: 이동카메라
135: 베이스부 140: 이동유닛
150: 플럭스 침지유닛 160: 고정카메라
170: 캘리브레이션부 171: 교정테이블
172: 교정지그 180: 제 2 이동카메라
W: 웨이퍼

Claims (11)

1. 전자부품을 진공 흡착하여 이동시키는 수단으로서, Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩헤드;
   상기 본딩헤드를 상기 Z축 방향에 수직한 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 이동유닛;
   상기 제1 이동유닛을 상기 Z축 및 Y축 방향에 수직한 X축 방향으로 이동시키기 위한 제2 이동유닛;
   상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩 헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향 위치를 각각 검출하기 위한 위치검출장치; 및
   상기 위치검출장치로부터 검출된 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동 유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향에서의 위치한 지점과 상기 각 축의 목표 지점에서의 위치 차이값을 판단하고, 상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우 목표지점에서의 작업을 수행하도록 하는 제어부를 포함하는 전자부품 실장장치.
   
2. 전자부품을 흡착 및 이동시키는 수단으로서, Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩헤드;
   상기 본딩헤드를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 이동유닛; 상기 제1 이동유닛을 X축 방향으로 이동시키기 위한 제2 이동유닛;
   상기 전자부품을 기판의 실장 영역에 실장하는 작업이 수행되는 본딩테이블;
   상기 본딩헤드에 흡착된 상기 전자부품의 위치 또는 상기 본딩헤드의 위치를 교정하기 위한 캘리브레이션부;
   상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩 헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향 위치를 검출하기 위한 위치검출장치; 및
   상기 위치검출장치로부터 검출된 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동 유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향에서의 위치한 지점과 상기 각 축의 목표 지점에서의 위치 차이값을 판단하고, 상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우 목표지점에 도달한 것으로 간주하는 제어부를 포함하는 전자부품 실장장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 위치검출장치는
   상기 전자부품을 흡착한 상기 본딩헤드가 상기 목표 지점에 도달할 때, 상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향으로의 각각의 도달 위치를 측정하기 위한 리니어스케일; 및
   상기 리니어스케일의 위치 값을 출력하기 위한 스케일 헤드를 포함하고,
   상기 제어부는
   상기 위치검출장치에서 검출된 각 축에서의 도달 위치와 상기 목표 지점과의 위치 차이값이 이미 설정된 목표 지점의 한계 범위 이내인지를 판단하는 판단부; 및
   상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우 상기 목표 지점에 도달한 것으로 간주하고 상기 목표지점에서의 작업을 수행하도록 제어하는 동작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 본딩헤드는 상기 전자부품을 진공흡착하기 위한 본딩픽커와 상기 본딩픽커로부터 일측 방향으로 기설정된 거리만큼 이격되어 구비된 이동카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우, 상기 본딩헤드에 구비된 이동카메라를 이용하여 상기 전자부품 실장장치에 형성된 임의의 피두셜마크를 검사하여 기준 위치 좌표를 설정하는 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 본딩픽커와 상기 이동카메라의 상대 위치를 측정 및 교정하기 위하여, 하나 이상의 피두셜마크가 형성된 캘리브레이션부를 더 포함하고,
   상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우,
   상기 본딩헤드에 구비된 이동카메라를 통해 상기 캘리브레이션부 상의 피두셜마크 및 캘리브레이션부 상에 놓여지게 되는 전자부품의 위치 정보를 검사하고, 상기 검사된 위치 정보값을 바탕으로 상기 본딩헤드 및 상기 본딩헤드에 흡착되는 전자부품의 위치를 교정하는 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
   
7. 제3항에 있어서,
   상기 각각의 축에서의 위치 차이값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우, 상기 전자부품을 기판의 실장영역에 실장시키는 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
   
8. 제3항에 있어서,
   상기 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향으로의 각각의 도달 위치 측정은 동시에 또는 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
   
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 본딩헤드는 적어도 두 개 이상 구비되며, 상기 본딩헤드를 Y축으로 이동하기 위한 제1 이동유닛의 수 및 상기 제1 이동유닛을 X축으로 이동하기 위한 제2 이동유닛의 수도 각각 두 개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
   
10. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 목표 지점으로 이동하고자 할 때 목표 지점에 근접하는 경우 제1 이동유닛 및 제2 이동유닛의 이동속도를 감속 조절하는 속도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
    
11. Z축 방향으로 승강 가능하고 상기 Z축 방향을 기준으로 하여 θ 방향으로 회전 가능한 본딩픽커 및 상기 본딩픽커로부터 일 측 방향으로 기설정된 거리만큼 이격되어 구비된 이동카메라를 포함하는 본딩헤드를 Y축 및 X축 방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 이동유닛을 이용하여 임의의 피두셜마크가 형성된 목표 지점으로 이동시키는 단계;
    상기 목표 지점에서의 제1 이동유닛의 Y축 위치, 상기 제2 이동유닛의 X축 위치, 상기 본딩헤드의 Z축 위치 및 θ 축 방향의 현재 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 각각의 축에서의 현재 위치 값과 목표 지점에서의 위치 차이 값이 모두 기설정된 한계 범위 이내인 경우, 상기 이동카메라로 상기 피두셜마크를 검출하여 기준 위치좌표를 설정하는 단계를 포함하는 인포지션 방법.
    

Images