KR20160066106A - 칩 본딩 장치 및 칩 본딩 방법 - Google Patents

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Abstract

칩 본딩 장치 및 칩 본딩 방법이 제공된다.
일례로, 칩 본딩 장치는 제1 온도로 이방성 도전 필름을 가열하는 가열 수단; 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 부착 수단; 기판이 안착되는 스테이지; 상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 이동시켜 상기 기판 상에 정렬시키는 칩 이송 수단; 및 상기 스테이지의 상부에 배치되며, 상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 상기 기판 상에 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 열압착시켜 본딩시키는 본딩 헤드를 포함한다.

Description

칩 본딩 장치 및 칩 본딩 방법{CHIP BONDING APPARATUS AND CHIP BONDING METHOD}
본 발명은 칩 본딩 장치 및 칩 본딩 방법에 관한 것이다.
표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 자체 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 표시 장치로서 주목을 받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 영상을 표시하며 유기 발광 소자와 유기 발광 소자를 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하는 표시 패널, 구동 회로부에 신호를 전달하는 집적회로칩, 및 집적회로칩에 신호를 전달하는 연성 회로 기판을 포함한다.
통상적으로, 집적회로칩과 연성 회로 기판은 도전볼을 포함하는 이방성 도전 필름을 통해 표시 패널에 포함된 기판의 패드부에 배치되는 금속 배선과 전기적으로 연결된다. 즉, 본딩 헤드를 이용한 열압착 공정 등을 통해 집적회로칩과 기판의 패드부 사이 및 연성 회로 기판과 기판의 패드부 사이에 배치되는 이방성 도전 필름에서 도전볼을 둘러싸고 있는 얇은 절연체가 깨지면서, 도전볼에 의해 집적회로칩과 연성 회로 기판이 기판의 패드부에 배치되는 금속 배선과 전기적으로 연결된다.
한편, 집적회로칩과 기판의 패드부 사이에 배치되는 이방성 도전 필름에 포함된 도전볼을 둘러싸고 있는 절연체를 깨뜨리기 위한 열압착 공정은 스테이지 상에 기판, 이방성 도전 필름 및 집적회로칩을 순서대로 적층한 후, 집적회로칩의 상부에 배치되는 본딩 헤드로 집적회로칩을 누르면서 본딩 헤드에 설정된 고온의 열(예를 들어, 약 250℃~약 350℃의 열)을 이방성 도전 필름에 전달시킴으로써 수행되고 있다.
그런데, 열압착 공정시 본딩 헤드의 온도가 고온이기 때문에, 본딩 헤드에 의해 가압되는 집적회로칩이 고온의 열에 의해 휘어지는 변형이 발생될 수 있다. 이러한 집적회로칩의 휘어짐 변형은 집적회로칩의 하부에 배치된 범프들의 일부를 이방성 도전 필름에 부분적으로만 접촉하게 할 수 있다. 이 경우, 이방성 도전 필름을 통한 집적회로칩과 기판의 패드부에 배치되는 금속 배선의 전기적 연결에 대한 신뢰성이 저하될 수 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고온의 본딩 헤드에 의해 집적회로칩이 휘어지는 변형을 방지하여 이방성 도전 필름을 통한 집적회로칩과 기판의 패드부에 배치되는 금속 배선 사이의 전기적 연결에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 칩 본딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 고온의 본딩 헤드에 의해 집적회로칩이 휘어지는 변형을 방지하여 이방성 도전 필름을 통한 집적회로칩과 기판의 패드부에 배치되는 금속 배선 사이의 전기적 연결에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 칩 본딩 장치를 이용한 칩 본딩 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩 장치는 제1 온도로 이방성 도전 필름을 가열하는 가열 수단; 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 부착 수단; 기판이 안착되는 스테이지; 상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 이동시켜 상기 기판 상에 정렬시키는 칩 이송 수단; 및 상기 스테이지의 상부에 배치되며, 상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 상기 기판 상에 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 열압착시켜 본딩시키는 본딩 헤드를 포함한다.
상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 서로 이격된 영역에 배치될 수 있다.
상기 가열 수단은 상기 부착 수단이 배치되는 영역까지 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 동일한 영역에 배치될 수 있다.
상기 가열 수단은 접촉 상태로 상기 이방성 도전 필름을 가열하도록 구성될 수 있다.
상기 가열 수단은 비접촉 상태로 상기 이방성 도전 필름을 가열하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 온도는 250℃ 내지 350℃의 온도이며, 상기 제2 온도는 20℃ 내지 30℃의 온도일 수 있다.
상기 이방성 도전 필름은 이형 필름과, 상기 이형 필름 상에 배치되며 절연체로 둘러싸인 도전볼이 분산된 접착층을 포함하며, 상기 칩 본딩 장치는 상기 이방성 도전 필름이 감겨진 권취 롤러; 상기 권취 롤러로부터 상기 가열 수단이 배치된 영역으로 상기 이방성 도전 필름을 가이드하는 가이드 롤러; 및 상기 가열 수단이 배치된 영역으로 가이드된 상기 이방성 도전 필름을 회수하는 회수 롤러를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 칩 본딩 장치는 상기 가이드 롤러와 상기 회수 롤러 사이에 배치되며, 상기 가열 수단에 의해 가열된 이방성 도전 필름이 지지되는 공간을 제공하는 지지대; 및 상기 지지대의 상부에 상기 이방성 도전 필름의 접착층과 마주보게 배치되어, 상기 이방성 도전 필름의 접착층 중 가열된 부분과 비가열된 부분의 경계부를 커팅하는 커팅 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 부착 수단은 상기 이방성 도전 필름의 접착층과 마주보도록 상기 지지대의 상부에 배치될 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩 방법은 가열 수단을 이용하여 제1 온도로 이방성 도전 필름을 가열하는 단계; 부착 수단을 이용하여 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 단계; 칩 이송 수단을 이용하여 상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 이동시켜 스테이지 상에 안착된 기판 상에 정렬시키는 단계; 및 상기 스테이지의 상부에 배치되는 본딩 헤드를 이용하여 상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 상기 기판 상에 상기 제1 온도보다 낮은 온도로 열압착시켜 본딩시키는 단계를 포함한다.
상기 이방성 도전 필름을 가열하는 단계는 상기 가열 수단이 접촉한 상태로 상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 이방성 도전 필름을 가열하는 단계는 상기 가열 수단이 비접촉 상태로 상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 온도는 250℃ 내지 350℃의 온도이며, 상기 제2 온도는 20℃ 내지 30℃의 온도일 수 있다.
상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 서로 이격된 영역에 배치되며, 상기 칩 본딩 방법은 상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 단계와 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 단계 사이에 상기 이방성 도전 필름을 상기 가열 수단이 배치된 영역에서 상기 부착 수단이 배치된 영역으로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 서로 이격된 영역에 배치되며, 상기 칩 본딩 방법은 상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 단계는 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 단계 전까지 수행되도록 상기 가열 수단을 상기 부착 수단이 배치되는 영역까지 수평 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 동일한 영역에 배치될 수 있다.
또한, 상기 칩 본딩 방법은 상기 이방성 도전 필름을 가열하는 단계와 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 단계 사이에 커팅 수단을 이용하여 상기 이방성 도전 필름의 접착층 중 가열된 부분과 비가열된 부분의 경계부를 커팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 칩 본딩 방법은 상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 단계 전에 권취 롤러에 감겨진 상기 이방성 도전 필름을 가이드 롤러를 통해 상기 가열 수단이 배치된 영역으로 가이드 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩 장치는 본딩 헤드를 이용한 열압착 공정에 의해 집적회로칩을 기판의 패드부에 본딩시키기 전에 이방성 도전 필름을 가열시키는 가열 수단을 포함함으로써, 본딩 헤드를 이용한 열압착 공정시 낮은 온도를 가지는 본딩 헤드를 사용하게 할 수 있다.
따라서, 본딩 헤드를 이용한 열압착 공정에서 고온의 본딩 헤드에 의해 가압되는 집적회로칩이 고온의 열에 의해 휘어지는 변형이 발생됨으로 인해, 집적회로칩의 범프들의 일부가 이방성 도전 필름의 접착층에 부분적으로 접촉하는 것이 줄어들 수 있다. 그 결과, 기판의 패드부와 집적회로칩의 전기적 연결에 대한 신뢰성이 저하되는 것이 줄어들 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 이방성 도전 필름의 단면도이다.
도 3은 도 1의 칩 본딩 장치에 의해 기판의 패드부에 본딩된 집적회로칩을 보여주는 단면도이다.
도 4 내지 도 10은 도 1의 칩 본딩 장치를 이용한 칩 본딩 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치의 구성도이다.
도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치의 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 이방성 도전 필름의 단면도이고, 도 3은 도 1의 칩 본딩 장치에 의해 기판의 패드부에 본딩된 집적회로칩을 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩 장치(100)는 가열 수단(110), 지지대(120), 커팅 수단(130), 부착 수단(140), 스테이지(150), 칩 이송 수단(160), 완충 수단(170) 및 본딩 헤드(180)를 포함한다. 이러한 칩 본딩 장치(100)는 열압착 방식으로 기판(10)과 집적회로칩(20) 사이에 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 개재시킨 상태에서 집적회로칩(20)을 기판(10)에 본딩시키는데 사용될 수 있다.
가열 수단(110)은 집적회로칩(20)을 기판(10)에 본딩시키기 전에 이방성 도전 필름(30)을 가열시키는 수단이다. 예를 들어, 가열 수단(110)은 히팅 플레이트로 구성될 수 있으며, 이방성 도전 필름(30)의 양면에 접촉하도록 수직 이동할 수 있다. 상기 히팅 플레이트는 히터가 내장된 플레이트일 수 있다. 여기서, 가열 수단(110)은 제1 온도, 예를 들어 약 250℃ 내지 약 350℃의 온도로 이방성 도전 필름(30)을 가열시킬 수 있다. 이 경우, 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)이 용융될 수 있다.
기판(10)은 유기 발광 표시 장치, 액정 표시 장치 등의 표시 장치에서 화상을 표시하는 표시 패널의 기판 또는 터치 신호가 입력되는 터치 스크린 패널의 기판으로써, 예를 들어 유리 기판 또는 플렉시블 기판일 수 있다. 또한, 기판(10)은 인쇄회로 기판(PCB) 또는 플렉시블 인쇄회로 기판(FPCB)일 수 있다. 기판(10)은 집적회로칩(20)이 실장되어 이방성 도전 필름(30)을 통해 집적회로칩(30)과 전기적으로 연결되는 구성이라면 어느 것이라도 무방하다.
이하에서는, 기판(10)이 유기 발광 표시 장치에서 제1 표시 패널(P1)과 제2 표시 패널(P2)을 포함하는 표시 패널(P) 중 제1 표시 패널(P1)의 기판인 것으로 예시한다. 기판(10)은 복수의 신호선과 복수의 유기 발광 소자가 포함된 표시부(DP)와, 상기 복수의 신호선과 연결되는 복수의 금속 배선이 위치하며 집적회로칩(20)이 실장되는 패드부(PP)를 포함할 수 있다.
집적회로칩(20)은 기판(10)에 전기적 신호를 전달할 수 있는 칩으로서, 기판(10)에 구동 신호를 전달하는 구동칩 또는 기판(10)에 제어 신호를 전달하는 제어칩일 수 있다. 한편, 집적 회로칩(20)은 하부에 배치된 도전성 범프(21)를 포함할 수 있다.
이하에서는, 집적회로칩(20)이 기판(10)의 패드부(PP)에 실장되어 이방성 도전 필름(30)을 통해 금속 배선 상에 전기적으로 연결되며 금속 배선으로 구동 신호를 전달하는 구동칩인 것을 예시한다.
이방성 도전 필름(30)은 기판(10)의 패드부(PP)와 집적회로칩(20)의 도전성 범프(21) 사이에 개재되어 기판(10)의 패드부(PP)에 배치되는 금속 배선과 집적회로칩(20)을 전기적으로 연결한다.
이방성 도전 필름(30)은 도 2를 참조하면, 이형 필름(31)과 접착층(32)을 포함한다. 이형 필름(31)은 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 절연성 필름일 수 있다. 접착층(32)은 이형 필름(31) 상에 형성되며 에폭시나 아크릴 수지와 같은 열경화성 접착제일 수 있다. 접착층(32)에는 얇은 절연체(34)로 둘러싸인 도전볼(33)이 분산되어 있다. 이러한 이방성 도전 필름(30)은 권취 롤러(111)에 의해 감겨진 상태에서 가이드 롤러(112)를 통해 가열 수단(110)이 배치된 영역으로 이송된 후, 가열 수단(110)에 의해 가열된다.
지지대(120)는 가이드 롤러(112)와 회수 롤러(113) 사이에 배치되며, 가열 수단(110)에 의해 가열된 후 커팅 수단(130)이 배치된 영역으로 이송되는 이방성 도전 필름(30)을 지지하며, 이방성 도전 필름(30)에 대한 커팅 공정이 이루어질 수 있는 공간을 제공한다.
커팅 수단(130)은 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)과 마주보도록 지지대(120)의 상부에 배치될 수 있다. 커팅 수단(130)은 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에서 가열된 부분(도 6의 HA)과 비가열된 부분을 분리하도록 가열된 부분(도 6의 HA)과 상기 비가열된 부분의 경계부를 커팅한다. 커팅 수단(130)은 커팅 휠일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
부착 수단(140)은 가열 수단(110)과 수평 방향에서 이격된 영역에 배치되되, 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)과 마주보도록 지지대(120)의 상부에 배치될 수 있다. 부착 수단(140)은 집적회로칩(20)을 홀딩하고, 집적회로칩(20)을 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에서 가열된 부분(도 7의 HA)에 부착시키고 가열된 부분(도 7의 HA)이 부착된 집적회로칩(20)을 이방성 도전 필름(10)으로부터 이격시키기 위해 수직 이동이 가능하도록 구성될 수 있다(도 8 참조). 이러한 부착 수단(140)은 예를 들어, 로봇으로 구성될 수 있다. 부착 수단(140)에 의해 가열된 부분(도 8의 HA)이 분리된 상태를 가지는 이방성 도전 필름(30)은 회수 롤러(113)에 의해 회수될 수 있다.
스테이지(150)는 본딩 헤드(180)를 이용한 열압착 공정에 의해 집적회로칩(20)을 기판(10)의 패드부(PP)에 배치되는 금속 배선에 본딩시 기판(10)을 지지하도록 형성된다. 스테이지(10)는 기판(10)의 표시부(DP)와 패드부(PP)를 독립적으로 지지하도록 분할된 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 스테이지(150)는 본딩 헤드(180)를 이용한 열압착 공정시 상온, 예를 들어 약 20℃ 내지 약 30℃의 온도를 가지도록 설정될 수 있다.
칩 이송 수단(160)은 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에서 가열된 부분(HA)이 부착된 집적회로칩(20)을 이동시켜 기판(10)의 패드부(PP) 상에 정렬시키도록 구성될 수 있다. 칩 이송 수단(160)은 예를 들어 이동 및 정렬이 가능한 로봇일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
완충 수단(170)은 스테이지(150)의 상부에 배치되며, 기판(10)의 패드부(PP)에 배치되는 금속 배선 상에 배치되는 집적회로칩(20)을 본딩 헤드(180)를 이용하여 누름시 압력이 균일하게 전달되게 할 수 있다. 완충 수단(170)은 예를 들어 실리콘 패드로 구성될 수 있다.
본딩 헤드(180)는 스테이지(150)의 상부에 배치된다. 본딩 헤드(180)는 스테이지(150) 방향으로 수직 이동하여, 상기 제1 온도보다 낮은 온도 제2 온도와 압착 압력으로 기판(10)의 패드부(PP)에 배치된 집적회로칩(20)을 기판(10)의 패드부(PP)에 본딩시키도록 구성된다.
집적회로칩(20)이 본딩 헤드(180)에 의해 기판(10)의 패드부(PP)에 본딩시, 도 3에 도시된 바와 같이 집적회로칩(20)과 기판(10)의 패드부(PP) 사이에 개재된 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)은 경화되면서 집적회로칩(20)과 기판(10)의 패드부(PP)에 접착되며, 접착층(32)에 분산된 도전볼(33)을 감싸는 절연체(34)는 깨져 도전볼(33)에 의해 집적회로칩(20)의 범프(21)와 기판(10)의 패드부(PP)의 금속 배선이 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 제2 온도는 예를 들어 약 20℃ 내지 약 30℃일 수 있다. 이는 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)이 가열 수단(110)에 의해 이미 가열되어 용융된 상태로 기판(10)의 패드부(PP) 상에 제공되므로, 본딩 헤드(180)를 이용한 열압착 공정에 의해 집적회로칩(20)을 기판(10)의 패드부(PP)에 본딩시 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 용융시킬 수 있는 높은 온도가 필요 없다. 이에 따라, 본딩 헤드(180)를 이용한 열압착 공정에 의해 집적회로칩(20)을 기판(10)의 패드부(PP)에 본딩시, 집적회로칩(20)에 낮은 온도의 열이 전달될 수 있다. 따라서, 고온의 본딩 헤드에 의해 가압되는 집적회로칩이 고온의 열에 의해 휘어지는 변형이 발생됨으로 인해 집적회로칩의 범프들의 일부가 이방성 도전 필름의 접착층에 부분적으로 접촉하는 것이 줄어들 수 있다. 그 결과, 기판의 패드부에 배치된 금속 배선과 집적회로칩의 전기적 연결에 대한 신뢰성이 저하되는 것이 줄어들 수 있다.
한편, 도시되진 않았지만, 칩 본딩 장치(100)를 이용한 전반적인 공정은 제어부에 의해 제어될 수 있다. 상기 제어부는 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩 장치(100)는 본딩 헤드(180)를 이용한 열압착 공정에 의해 집적회로칩(20)을 기판(10)의 패드부(PP)에 본딩시키기 전에 이방성 도전 필름(30)을 가열시키는 가열 수단(110)을 포함함으로써, 본딩 헤드(180)를 이용한 열압착 공정시 낮은 온도를 가지는 본딩 헤드(180)를 사용하게 할 수 있다.
따라서, 본딩 헤드를 이용한 열압착 공정에서 고온의 본딩 헤드에 의해 가압되는 집적회로칩이 고온의 열에 의해 휘어지는 변형이 발생됨으로 인해 집적회로칩의 범프들의 일부가 이방성 도전 필름의 접착층에 부분적으로 접촉하는 것이 줄어들 수 있다. 그 결과, 기판의 패드부와 집적회로칩의 전기적 연결에 대한 신뢰성이 저하되는 것이 줄어들 수 있다.
도 4 내지 도 10은 도 1의 칩 본딩 장치를 이용한 칩 본딩 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 가열 수단(110)을 이용하여 제1 온도로 이방성 도전 필름(30)을 가열한다.
이방성 도전 필름(30)은 이형 필름(31)과, 얇은 절연체(도 2의 34)로 둘러싸인 도전볼(도 2의 33)이 분산된 접착층(32)을 포함하며, 권취 롤러(111)에 의해 감겨진 상태에서 가이드 롤러(112)를 통해 가열 수단(110)이 배치된 영역으로 이송된 후, 가열 수단(110)에 의해 가열될 수 있다. 가열 수단(110)은 히팅 플레이트로 구성될 수 있으며, 이방성 도전 필름(30)의 양면에 접촉하도록 수직 이동할 수 있다. 상기 히팅 플레이트는 히터가 내장된 플레이트일 수 있다.
상기 제1 온도는 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 용융시킬 수 있는 온도, 예를 들어 약 250℃ 내지 약 350℃의 온도일 수 있다.
이어서, 도 5 및 도 6을 참조하면, 커팅 수단(130)을 이용하여 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32) 중 가열 수단(110)에 의해 가열된 부분(HA)과 비가열 부분을 분리하도록 가열된 부분(HA)과 상기 비가열된 부분의 경계부를 커팅한다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 가열 수단(110)을 이방성 도전 필름(30)으로부터 이격되도록 수직 이동시키고, 이방성 도전 필름(30)을 지지대(120) 방향으로 수평 이동시킨다. 이방성 도전 필름(30)의 수평 이동은 회수 롤러(113)의 구동에 의해 수행될 수 있다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32) 중 가열 수단(110)에 의해 가열된 부분(HA)을 지지대(120)에 배치시킨 후, 커팅 수단(130)을 이동시켜 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32) 중 가열 수단(110)에 의해 가열된 부분(HA)과 비가열 부분의 경계부를 커팅한다. 커팅 수단(130)은 커팅 휠일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 도 7 및 도 8을 참조하면, 부착 수단(140)을 이용하여 집적회로칩(20)을 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32) 중 가열된 부분(HA)에 부착시킨다.
구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이 커팅 수단(130)을 이방성 도전 필름(30)으로부터 이격시키도록 수직 이동시키고, 집적회로칩(20)을 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에서 가열된 부분(HA)에 접촉시키도록 집적회로칩(20)을 홀딩하는 부착 수단(140)을 수직 이동시킨다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에서 가열된 부분(HA)이 부착된 집적회로칩(20)을 이방성 도전 필름(30)으로부터 이격시키도록 부착 수단(140)을 수직 이동시킨다. 부착 수단(140)은 예를 들어, 로봇으로 구성될 수 있다. 부착 수단(140)에 의해 가열된 부분(HA)이 분리된 상태를 가지는 이방성 도전 필름(30)은 회수 롤러(113)에 의해 회수될 수 있다.
이어서 도 9를 참조하면, 칩 이송 수단(160)을 이용하여 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32) 중 가열된 부분(HA)이 부착된 집적회로칩(20)을 이동시켜 기판(10)의 패드부(PP) 상에 정렬한다. 칩 이송 수단(160)은 예를 들어, 이송 및 정렬이 가능한 로봇일 수 있다.
이어서 도 10을 참조하면, 본딩 헤드(180)를 이용하여 제2 온도와 압착 압력으로 집적회로칩(20)을 기판(10)의 패드부(PP)에 열압착시켜 본딩시킨다.
구체적으로, 본딩 헤드(180)를 수직 이동시켜 집적회로칩(20)을 누르면서 제2 온도의 열을 집적회로칩(20)에 전달시킨다. 상기 제2 온도는 약 20 내지 약 30℃의 온도일 수 있다.
한편, 본딩 헤드(180)로 집적회로칩(20)을 누를 때, 본딩 헤드(180)의 압착 압력이 집적회로칩(20)에 균일하게 전달되게 하도록 집적회로칩(20)과 본딩 헤드(180) 사이에 완충 수단(170)이 개재될 수 있다. 완충 수단은 예를 들어 실리콘 패드로 구성될 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치의 구성도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치(200)는 도 1의 칩 본딩 장치(100)와 비교하여 가열 수단(210)만 다르며 동일한 구성을 가진다. 이에 따라, 발명의 다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치(200)에서는 가열 수단(210)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치(200)는 가열 수단(210), 지지대(120), 커팅 수단(130), 부착 수단(140), 스테이지(150), 칩 이송 수단(160), 완충 수단(170) 및 본딩 헤드(180)를 포함한다. 이러한 칩 본딩 장치(200)는 열압착 방식으로 기판(10)과 집적회로칩(20) 사이에 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 개재시킨 상태에서 집적회로칩(20)을 기판(10)에 본딩시키는데 사용될 수 있다.
가열 수단(210)은 도 1의 가열 수단(110)과 유사하다. 다만, 가열 수단(210)은 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32) 상부에 이격되게 배치되어 이방성 도전 필름(30)과 비접촉 상태로 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 가열하도록 구성된다. 또한, 가열 수단(210)은 부착 수단(140)이 배치되는 영역까지 이동 가능하도록 구성되어, 부착 수단(140)에 의해 집적회로칩(20)이 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에 접착되기 전까지 가열시킬 수 있다. 가열 수단(210)은 예를 들어 비접촉형 히터일 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치(200)는 집적회로칩(20)을 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에 부착시키기 전까지 이방성 도전 필름(30)을 가열시키는 가열 수단(210)을 포함함으로써, 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 용융시키는 효율을 높이면서, 본딩 헤드(180)를 이용한 열압착 공정시 낮은 온도를 가지는 본딩 헤드(180)를 사용하게 할 수 있다.
따라서, 고온의 본딩 헤드에 의해 가압되는 집적회로칩이 고온의 열에 의해 휘어지는 변형이 발생됨으로 인해 집적회로칩의 범프들의 일부가 이방성 도전 필름의 접착층에 부분적으로 접촉하는 것이 줄어들 수 있다. 그 결과, 기판의 패드부와 집적회로칩의 전기적 연결에 대한 신뢰성이 저하되는 것이 줄어들 수 있다.
칩 본딩 장치(200)를 이용한 칩 본딩 방법은 도 4 내지 도 10에서 설명된 칩 본딩 장치(100)를 이용한 칩 본딩 방법과 유사하다. 다만, 가열 수단(210)을 비접촉 상태로 이방성 도전 필름(30)을 가열하고 집적회로칩(20)을 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에 부착시키기 전까지 이방성 도전 필름(30)을 가열시키는 점만 다르다. 따라서, 칩 본딩 장치(200)를 이용한 칩 본딩 방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 12은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치의 구성도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치(300)는 도 1의 칩 본딩 장치(100)와 비교하여 가열 수단(310)만 다르며 동일한 구성을 가진다. 이에 따라, 발명의 또다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치(300)에서는 가열 수단(310)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치(300)는 가열 수단(310), 지지대(120), 커팅 수단(130), 부착 수단(140), 스테이지(150), 칩 이송 수단(160), 완충 수단(170), 본딩 헤드(180)를 포함한다. 이러한 본딩 장치(300)는 열압착 방식으로 기판(10)과 집적회로칩(20) 사이에 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 개재시킨 상태에서 집적회로칩(20)을 기판(10)에 본딩시키는데 사용될 수 있다.
가열 수단(310)은 도 1의 가열 수단(110)과 유사하다. 다만, 가열 수단(210)은 부착 수단(140)과 수평 방향에서 동일한 영역에 배치되되, 지지대(120) 상부에 이격되게 배치되어 지지대(120) 상에 배치된 이방성 도전 필름(30)과 비접촉 상태로 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 가열하도록 구성된다. 이러한 가열 수단(310)은 이방성 도전 필름(10)에 대한 커팅 공정이 이루어질 수 있는 공간에서 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 가열시키므로, 부착 수단(140)에 의해 집적회로칩(20)이 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에 접착되기 전까지의 공정 시간을 줄일 수 있다. 가열 수단(310)은 예를 들어 비접촉형 히터일 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 또다른 실시예에 따른 칩 본딩 장치(300)는 지지대(120) 상부에 이격되게 배치되어 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)을 가열하는 가열 수단(310)을 포함함으로써, 부착 수단(140)에 의해 집적회로칩(20)이 이방성 도전 필름(30)의 접착층(32)에 접착되기 전까지의 공정 시간을 줄이면서, 본딩 헤드(180)를 이용한 열압착 공정시 낮은 온도를 가지는 본딩 헤드(180)를 사용하게 할 수 있다.
따라서, 고온의 본딩 헤드에 의해 가압되는 집적회로칩이 고온의 열에 의해 휘어지는 변형이 발생됨으로 인해, 집적회로칩의 범프들의 일부가 이방성 도전 필름의 접착층에 부분적으로 접촉하는 것이 줄어들 수 있다. 그 결과, 기판의 패드부와 집적회로칩의 전기적 연결에 대한 신뢰성이 저하되는 것이 줄어들 수 있다.
칩 본딩 장치(300)를 이용한 칩 본딩 방법은 도 4 내지 도 10에서 설명된 칩 본딩 장치(100)를 이용한 칩 본딩 방법과 유사하다. 다만, 가열 수단(310)을 지지대(120) 상부에 배치시켜 비접촉 상태로 이방성 도전 필름(30)을 시키는 점만 다르다. 따라서, 칩 본딩 장치(300)를 이용한 칩 본딩 방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200, 300: 본딩 장치 110, 210, 310: 가열 수단
120: 지지대 130: 커팅 수단
140: 부착 수단 150: 스테이지
160: 칩 이송 수단 170: 완충 수단
180: 본딩 헤드

Claims (19)

  1. 제1 온도로 이방성 도전 필름을 가열하는 가열 수단;
    상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 부착 수단;
    기판이 안착되는 스테이지;
    상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 이동시켜 상기 기판 상에 정렬시키는 칩 이송 수단; 및
    상기 스테이지의 상부에 배치되며, 상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 상기 기판 상에 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 열압착시켜 본딩시키는 본딩 헤드를 포함하는 칩 본딩 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 서로 이격된 영역에 배치되는 칩 본딩 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 상기 부착 수단이 배치되는 영역까지 이동 가능하도록 구성되는 칩 본딩 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 동일한 영역에 배치되는 칩 본딩 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 접촉 상태로 상기 이방성 도전 필름을 가열하도록 구성된 칩 본딩 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 비접촉 상태로 상기 이방성 도전 필름을 가열하도록 구성된 칩 본딩 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 온도는 250℃ 내지 350℃의 온도이며, 상기 제2 온도는 20℃ 내지 30℃의 온도인 칩 본딩 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 이방성 도전 필름은 이형 필름과, 상기 이형 필름 상에 배치되며 절연체로 둘러싸인 도전볼이 분산된 접착층을 포함하며,
    상기 이방성 도전 필름이 감겨진 권취 롤러;
    상기 권취 롤러로부터 상기 가열 수단이 배치된 영역으로 상기 이방성 도전 필름을 가이드하는 가이드 롤러; 및
    상기 가열 수단이 배치된 영역으로 가이드된 상기 이방성 도전 필름을 회수하는 회수 롤러를 더 포함하는 칩 본딩 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 가이드 롤러와 상기 회수 롤러 사이에 배치되며, 상기 가열 수단에 의해 가열된 이방성 도전 필름이 지지되는 공간을 제공하는 지지대; 및
    상기 지지대의 상부에 상기 이방성 도전 필름의 접착층과 마주보게 배치되어, 상기 이방성 도전 필름의 접착층 중 가열된 부분과 비가열된 부분의 경계부를 커팅하는 커팅 수단을 더 포함하는 칩 본딩 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 부착 수단은 상기 이방성 도전 필름의 접착층과 마주보도록 상기 지지대의 상부에 배치되는 칩 본딩 장치.
  11. 가열 수단을 이용하여 제1 온도로 이방성 도전 필름을 가열하는 단계;
    부착 수단을 이용하여 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 단계;
    칩 이송 수단을 이용하여 상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 이동시켜 스테이지 상에 안착된 기판 상에 정렬시키는 단계; 및
    상기 스테이지의 상부에 배치되는 본딩 헤드를 이용하여 상기 이방성 도전 필름에 부착된 집적회로칩을 상기 기판 상에 상기 제1 온도보다 낮은 온도로 열압착시켜 본딩시키는 단계를 포함하는 칩 본딩 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 이방성 도전 필름을 가열하는 단계는 상기 가열 수단이 접촉한 상태로 상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 것을 포함하는 칩 본딩 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 이방성 도전 필름을 가열하는 단계는 상기 가열 수단이 비접촉 상태로 상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 것을 포함하는 칩 본딩 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 온도는 250℃ 내지 350℃의 온도이며, 상기 제2 온도는 20℃ 내지 30℃의 온도인 칩 본딩 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 서로 이격된 영역에 배치되며,
    상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 단계와 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 단계 사이에 상기 이방성 도전 필름을 상기 가열 수단이 배치된 영역에서 상기 부착 수단이 배치된 영역으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 칩 본딩 방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 서로 이격된 영역에 배치되며,
    상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 단계는 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 단계 전까지 수행되도록 상기 가열 수단을 상기 부착 수단이 배치되는 영역까지 수평 이동시키는 것을 포함하는 칩 본딩 방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 가열 수단과 상기 부착 수단은 수평 방향에서 동일한 영역에 배치되는 칩 본딩 방법.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 이방성 도전 필름을 가열하는 단계와 상기 이방성 도전 필름에 집적회로칩을 부착시키는 단계 사이에 커팅 수단을 이용하여 상기 이방성 도전 필름의 접착층 중 가열된 부분과 비가열된 부분의 경계부를 커팅하는 단계를 더 포함하는 칩 본딩 방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 이방성 도전 필름을 가열시키는 단계 전에 권취 롤러에 감겨진 상기 이방성 도전 필름을 가이드 롤러를 통해 상기 가열 수단이 배치된 영역으로 가이드 하는 단계를 더 포함하는 칩 본딩 방법.
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