KR20170006343A - 플립칩 본딩 장치 및 방법 - Google Patents

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최승환
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Abstract

본 발명은 플립칩을 리드 프레임이나 기판 등의 타겟에 본딩하는 작업 시간을 단축할 수 있는 플립칩 본딩 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 플립칩 본딩 장치는, 칩 운반체를 고정하는 칩 운반체 고정유닛과, 제 1 로터리 픽업유닛과, 타겟을 고정하는 타겟 고정유닛과, 제 2 로터리 픽업유닛을 포함한다. 제 1 로터리 픽업유닛은, 칩 운반체 고정유닛에 고정된 칩 운반체에서 플립칩을 픽업하는 제 1 픽업헤드를 갖는 복수의 제 1 픽업헤드 조립체와, 복수의 제 1 픽업헤드 조립체가 방사상으로 배열되어 설치되는 제 1 회전체와, 복수의 제 1 픽업헤드 조립체가 순차적으로 칩 운반체에서 플립칩을 픽업할 수 있는 칩 픽업 위치에 배치되도록 제 1 회전체를 지면과 수평인 회전 중심축에 대해 회전시키는 제 1 회전기구를 구비한다. 제 2 로터리 픽업유닛은, 제 1 로터리 픽업유닛의 복수의 제 1 픽업헤드와 순차적으로 마주하여 플립칩을 제 1 픽업헤드들로부터 전달받아 픽업하고 타겟 고정유닛에 고정된 타겟에 부착하는 제 2 픽업헤드를 갖는 복수의 제 2 픽업헤드 조립체와, 복수의 제 2 픽업헤드 조립체가 각각의 제 2 픽업헤드가 하측을 향하도록 이격되어 설치되는 제 2 회전체와, 제 2 회전체를 지면과 수직인 회전 중심축에 대해 회전시키는 제 2 회전기구를 구비한다.

Description

플립칩 본딩 장치 및 방법{Apparatus and Method for Bonding Flip Chip}
본 발명은 플립칩 본딩 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플립칩을 리드 프레임이나 기판 등의 타겟에 본딩하는 작업 시간을 단축할 수 있는 플립칩 본딩 장치 및 방법에 관한 것이다.
칩 본딩 장치는 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩이나, 웨이퍼 상에서 절단되어 블루 시트(blue sheet)라고 불리는 점착성 필름에 부착되어 있는 반도체 칩이나 LED 칩을 픽업하여 다음 공정에 사용하기 위한 리드 프레임이나 기판 등의 타겟에 본딩하는 장치이다.
일반적으로, 칩 본딩 장치는 웨이퍼나 블루 시트 등의 칩 운반수단에서 칩을 픽업하는 헤드부와, 픽업된 반도체 칩을 타겟 측으로 직선 이송시키는 수평 이송부와, 칩을 타겟에 본딩하기 위하여 헤드부를 상하 방향으로 구동하는 수직 구동부를 포함한다. 이러한 종래의 칩 본딩 장치는 하나의 헤드부를 이용하여 칩 운반수단에서 칩을 픽업하고, 칩 운반수단과 이격되게 배치된 타겟 측으로 헤드부를 수평 이송시킨 후, 타겟 상의 실장 위치에서 수직 구동부를 이용하여 헤드부를 하강시켜 칩을 타겟에 부착한다. 칩을 타겟에 부착하는 방법은 접착제를 이용하는 방법 등 다양한 방법이 이용된다.
그런데 종래의 칩 본딩 장치는 하나의 헤드부가 공급부와 타겟 사이를 직선 왕복하는 과정을 다수의 칩에 대해서 반복적으로 수행함으로써, 실질적인 본딩 작업에 소요되는 시간보다 헤드부를 왕복 이송시키는 시간이 더 소요된다. 따라서 생산성이 떨어지는 문제가 있다. 특히, 상하를 뒤집어서 타겟에 부착해야 하는 LED 플립칩 등 각종 플립칩의 경우에는 플립칩을 뒤집는 작업이 추가되므로 작업 시간이 더욱 길어지게 된다.
공개특허공보 제2007-0007641호 (2007. 01. 16.) 등록특허공보 제1113850호 (2012. 02. 29.) 등록특허공보 제1165030호 (2012. 07. 13.)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 플립칩을 상하를 뒤집어 타겟에 옮겨 부착하는 작업을 효과적으로 수행하여 작업 시간을 단축시킬 수 있는 플립칩 본딩 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플립칩 본딩 장치는, 복수의 플립칩이 거치된 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업하여 타겟에 옮겨 부착하는 플립칩 본딩 장치에 있어서, 상기 칩 운반체를 고정하는 칩 운반체 고정유닛; 상기 칩 운반체 고정유닛에 고정된 상기 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업하는 제 1 픽업헤드를 갖는 복수의 제 1 픽업헤드 조립체와, 상기 복수의 제 1 픽업헤드 조립체가 방사상으로 배열되어 설치되는 제 1 회전체와, 상기 복수의 제 1 픽업헤드 조립체가 순차적으로 상기 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업할 수 있는 칩 픽업 위치에 배치되도록 상기 제 1 회전체를 지면과 수평인 회전 중심축에 대해 회전시키는 제 1 회전기구를 구비하는 제 1 로터리 픽업유닛; 상기 타겟을 고정하는 타겟 고정유닛; 및 상기 제 1 로터리 픽업유닛의 복수의 제 1 픽업헤드와 순차적으로 마주하여 상기 플립칩을 상기 제 1 픽업헤드들로부터 전달받아 픽업하고 상기 타겟 고정유닛에 고정된 타겟에 부착하는 제 2 픽업헤드를 갖는 복수의 제 2 픽업헤드 조립체와, 상기 복수의 제 2 픽업헤드 조립체가 각각의 제 2 픽업헤드가 하측을 향하도록 이격되어 설치되는 제 2 회전체와, 상기 제 2 회전체를 지면과 수직인 회전 중심축에 대해 회전시키는 제 2 회전기구를 구비하는 제 2 로터리 픽업유닛;을 포함하는 점에 특징이 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플립칩 본딩 방법은, 복수의 플립칩이 거치된 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업하여 타겟에 옮겨 부착하기 위한 플립칩 본딩 방법에 있어서, (a) 상기 칩 운반체와 상기 타겟을 각각 정해진 위치에 고정하는 단계; (b) 상기 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업하는 복수의 제 1 픽업헤드가 방사상으로 배열되어 설치된 제 1 회전체를 지면과 수평인 회전 중심축에 대해 일정 각도씩 회전시켜 상기 복수의 제 1 픽업헤드로 상기 칩 운반체에서 상기 플립칩을 순차적으로 픽업하여 칩 전달 위치로 이송하는 단계; (c) 복수의 제 2 픽업헤드가 하측을 향하도록 이격되어 설치되는 제 2 회전체를 지면과 수직인 회전 중심축에 대해 일정 각도씩 회전시켜 상기 칩 전달 위치에서 상기 복수의 제 2 픽업헤드로 상기 복수의 제 1 픽업헤드로부터 순차적으로 상기 플립칩을 픽업하는 단계; 및 (d) 상기 제 2 회전체를 일정 각도씩 회전시켜 상기 (c) 단계에서 상기 복수의 제 2 픽업헤드가 픽업한 상기 플립칩을 순차적으로 상기 타겟에 부착하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.
본 발명에 의한 플립칩 본딩 장치는 제 1 회전체에 방사상으로 배열되어 설치되는 복수의 제 1 픽업헤드로 칩 운반체에 거치된 복수의 플립칩을 순차적으로 픽업하여 칩 전달 위치로 이송하고, 제 2 회전체에 상호 이격되도록 설치되는 복수의 제 2 픽업헤드로 제 1 픽업헤드로부터 플립칩을 순차적으로 픽업하여 타겟에 부착한다. 따라서 칩 운반체에 거치되어 있는 플립칩을 상하를 뒤집어 타겟의 본딩부 상으로 이송하는 공정을 효과적으로 수행할 수 있고, 본딩 작업 시간을 크게 단축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 본딩 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 본딩 장치의 칩 본딩 동작을 설명하기 위한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립칩 본딩 장치의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 플립칩 본딩 장치의 일부 구성을 나타낸 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 플립칩 본딩 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 본딩 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 본딩 장치의 칩 본딩 동작을 설명하기 위한 정면도이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 본딩 장치(100)는 칩 운반체 고정유닛(110)과, 타겟 고정유닛(120)과, 제 1 로터리 픽업유닛(130)과, 제 2 로터리 픽업유닛(140)을 포함한다. 이러한 플립칩 본딩 장치(100)는 다수의 플립칩(10)이 거치된 칩 운반체(20)에서 각각의 플립칩(10)을 순차적으로 픽업하여 타겟(30)에 차례로 옮겨 부착한다. 제 1 로터리 픽업유닛(130)은 칩 운반체(20)에서 플립칩(10)을 픽업하고 이송하여 제 2 로터리 픽업유닛(140)에 전달하고, 제 2 로터리 픽업유닛(140)은 제 1 로터리 픽업유닛(130)에서 플립칩(10)을 전달받아 타겟(30)에 옮겨 부착한다.
여기에서, 플립칩(10)은 LED 칩 등 각종 반도체 칩이 될 수 있다. 칩 운반체(20)는 다수의 플립칩(10)이 거치되거나 점착된 상태로 운반될 수 있는 웨이퍼나, 운반 트레이, 블루 시트 등이 될 수 있다. 칩 운반체(20) 상에서 플립칩(10)은 그 전극(11)이 외부를 향하도록 배치된다. 타겟(30)은 기판이나 리드 프레임 등 각종 칩이 본딩되는 다양한 부품이 될 수 있다. 플립칩(10)을 타겟(30)에 부착하는 방법으로는 다양한 방법이 이용될 수 있다. 본 실시예에서는 접착제(32)를 이용하여 플립칩(10)을 타겟(30)에 부착하는 것으로 예를 들어 설명한다.
칩 운반체 고정유닛(110)은 제 1 로터리 픽업유닛(130)이 칩 픽업 위치(P1)에서 칩 운반체(20)로부터 플립칩(10)을 픽업할 수 있도록 칩 운반체(20)를 지면과 평행하게 고정한다. 여기에서, 칩 픽업 위치(P1)는 제 1 로터리 픽업유닛(130)의 제 1 픽업헤드(132)가 칩 운반체(20)와 마주하여 칩 운반체(20)로부터 플립칩(10)을 픽업하는 위치이다.
칩 운반체 고정유닛(110)은 칩 운반체(20)를 고정하는 칩 운반체 고정대(111)와, 칩 운반체 고정대(111)를 움직이는 고정대 이동유닛(112)을 포함한다. 칩 운반체 고정대(111)는 흡착력을 이용하는 방법이나 기구적으로 클램핑하는 방법 등 다양한 방법으로 이에 놓이는 칩 운반체(20)를 고정할 수 있는 다양한 구조를 취할 수 있다. 고정대 이동유닛(112)은 칩 운반체 고정대(111)를 수평 이송하는 것으로 제 1 고정대 수평 이송기구(113)와, 제 2 고정대 수평 이송기구(114)를 포함한다. 도 1을 기준으로 제 1 고정대 수평 이송기구(113)는 칩 운반체 고정대(111)를 X축 방향으로 수평 이송하고, 제 2 고정대 수평 이송기구(114)는 칩 운반체 고정대(111)를 Y축 방향으로 수평 이송한다. 고정대 이동유닛(112)은 칩 운반체 고정대(111)를 움직임으로써 칩 운반체 고정대(111)에 고정된 칩 운반체(20)에 거치된 복수의 플립칩(10)을 순차적으로 칩 픽업 위치(P1)에 위치시킬 수 있다. 칩 운반체 고정유닛(110)은 도시된 구조 이외에, 칩 운반체(20)에 거치된 플립칩들(10)을 칩 픽업 위치(P1)에 위치하도록 칩 운반체(20)를 고정할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
타겟 고정유닛(120)은 제 2 로터리 픽업유닛(140)이 칩 부착 위치(P3)에서 타겟(30)에 플립칩(10)을 부착할 수 있도록 타겟(30)을 지면과 수평을 이루도록 고정한다. 여기에서, 칩 부착 위치(P3)는 제 2 로터리 픽업유닛(140)의 제 2 픽업헤드(142)가 타겟(30)의 본딩부(31)에 플립칩(10)을 부착하는 위치를 의미한다. 칩 부착 위치(P3)는 제 1 로터리 픽업유닛(130)이 칩 운반체(20)에서 플립칩(10)을 픽업하는 칩 픽업 위치(P1)보다 상측에 위치한다. 본딩부(31)에는 플립칩(10)을 부착하기 위한 접착제(32)가 도포되어 있다.
타겟 고정유닛(120)은 타겟(30)을 고정하는 타겟 안착대(121)와, 타겟 안착대(121)를 움직이는 안착대 이동유닛(122)을 포함한다. 타겟 안착대(121)는 흡착력을 이용하는 방법이나 기구적으로 클램핑하는 방법 등 다양한 방법으로 이에 놓이는 타겟(30)을 고정할 수 있는 다양한 구조를 취할 수 있다. 안착대 이동유닛(122)은 타겟 안착대(121)를 수평 이송하는 것으로 제 1 안착대 수평 이송기구(123)와, 제 2 안착대 수평 이송기구(124)를 포함한다. 도 1을 기준으로 제 1 안착대 수평 이송기구(123)는 타겟 안착대(121)를 X축 방향으로 수평 이송하고, 제 2 안착대 수평 이송기구(124)는 타겟 안착대(121)를 Y축 방향으로 수평 이송한다. 안착대 이동유닛(122)은 타겟 안착대(121)를 움직임으로써 타겟 안착대(121)에 고정된 타겟(30) 상의 플립칩(10)이 거치될 본딩부(31)를 칩 부착 위치(P3)에 위치시킬 수 있다. 타겟 고정유닛(120)은 도시된 구조 이외에, 타겟(30)을 칩 부착 위치(P3)에 위치하도록 고정할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
제 1 로터리 픽업유닛(130)은 칩 운반체 고정유닛(110)에 고정된 칩 운반체(20)에서 플립칩(10)을 순차적으로 픽업하여 칩 전달 위치(P2)로 이송한다. 여기에서, 칩 전달 위치(P2)는 제 1 로터리 픽업유닛(130)의 제 1 픽업헤드(132)와 제 2 로터리 픽업유닛(140)의 제 2 픽업헤드(142)가 상호 마주하여 플립칩(10)이 제 1 픽업헤드(132)로부터 제 2 픽업헤드(142)로 전달되는 위치를 의미한다.
제 1 로터리 픽업유닛(130)은 복수의 제 1 픽업헤드 조립체(131)와, 복수의 제 1 픽업헤드 조립체(131)가 방사상으로 배열되어 설치되는 제 1 회전체(135)와, 제 1 회전체(135)를 회전시키는 제 1 회전기구(136)를 포함한다. 제 1 회전체(135)는 지면과 수평인 회전 중심축(Y축)에 대해 회전 가능하게 설치되어 제 1 회전기구(136)에 의해 회전한다. 본 실시예에서는 4개의 제 1 픽업헤드 조립체(131)가 제 1 회전체(135) 외주연에 90도 간격으로 배치되며, 제 1 회전기구(136)는 제 1 회전체(135)를 90도 간격으로 회전시킨다.
제 1 픽업헤드 조립체(131)는 제 1 픽업헤드(132)와, 제 1 픽업헤드 이동기구(133)와, 칩 각도 조절기(134)를 포함한다. 제 1 픽업헤드(132)는 흡착력을 이용하는 방법 등 다양한 방법으로 칩 운반체(20)로부터 플립칩(10)을 픽업할 수 있는 다양한 구조의 것이 이용될 수 있다. 제 1 픽업헤드 이동기구(133)는 제 1 회전체(135)에 결합되어 제 1 픽업헤드(132)를 제 1 픽업헤드 조립체(131)의 연장 방향으로 진퇴시킨다. 칩 각도 조절기(134)는 제 1 픽업헤드(132)와 제 1 픽업헤드 이동기구(133) 사이에 설치되어 제 1 픽업헤드(132)를 제 1 픽업헤드 조립체(131)의 연장 방향을 회전 중심축으로 하여 회전시킨다.
칩 각도 조절기(134)가 제 1 픽업헤드(132)를 회전시킴으로써 제 1 픽업헤드(132)에 픽업된 플립칩(10)의 배치 각도를 조정할 수 있다. 칩 각도 조절기(134)로 제 1 픽업헤드(132)를 회전시켜서 제 1 픽업헤드(132)에 픽업된 플립칩(10)의 배치 각도를 원하는 각도로 정렬(align)할 수 있다.
도면에는 제 1 회전체(135)에 네 개의 제 1 픽업헤드 조립체(131)가 방사상으로 배열되어 설치되는 것으로 도시하였으나, 제 1 회전체(135)에 설치되는 제 1 픽업헤드 조립체(131)의 개수나 배치 간격은 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 제 1 회전기구(136)가 제 1 회전체(135)를 회전시키는 각도도 제 1 픽업헤드 조립체(131)의 설치 개수 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
제 2 로터리 픽업유닛(140)은 제 1 로터리 픽업유닛(130)으로부터 플립칩(10)을 전달받아 칩 부착 위치(P3)로 이송하고, 칩 부착 위치(P3)에서 타겟 고정유닛(120)에 고정된 타겟(30)에 옮겨 부착한다. 여기에서, 칩 부착 위치(P3)는 제 2 로터리 픽업유닛(140)의 제 2 픽업헤드(142)가 타겟(30) 상의 플립칩(10)이 본딩되는 본딩부(31)와 상호 마주하는 위치이다. 제 2 로터리 픽업유닛(140)은 복수의 제 2 픽업헤드 조립체(141)와, 복수의 제 2 픽업헤드 조립체(141)가 이격되어 설치되는 제 2 회전체(145)와, 제 2 회전체(145)를 회전시키는 제 2 회전기구(148)를 포함한다. 복수의 제 2 픽업헤드 조립체(141)는 각각 상하 방향(Z축 방향)으로 연장되도록 제 2 회전체(145)에 결합된다. 본 실시예에서는 4개의 제 2 픽업헤드 조립체(141)가 제 2 회전체(145)에 90도 간격으로 배치되며, 제 2 회전기구(148)는 제 2 회전체(145)를 90도 간격으로 회전시킨다.
제 2 픽업헤드 조립체(141)는 제 2 픽업헤드(142)와, 제 2 픽업헤드 이동기구(143)와, 칩 각도 조절기(144)를 포함한다. 제 2 픽업헤드(142)는 플립칩(10)이 부착되는 하면이 하측을 향하도록 설치된다. 제 2 픽업헤드(142)는 흡착력을 이용하는 방법 등 다양한 방법으로 제 1 픽업헤드(132)가 픽업한 플립칩(10)을 제 1 픽업헤드(132)로부터 전달받아 픽업할 수 있는 다양한 구조의 것이 이용될 수 있다. 제 2 픽업헤드 이동기구(143)는 제 2 회전체(145)에 결합되어 제 2 픽업헤드(142)를 상하 방향으로 진퇴시킨다. 칩 각도 조절기(144)는 제 2 픽업헤드(142)와 제 2 픽업헤드 이동기구(143) 사이에 설치되어 제 2 픽업헤드(142)를 상하 방향의 회전 중심축에 대해 회전시킨다.
칩 각도 조절기(144)가 제 2 픽업헤드(142)를 회전시킴으로써 제 2 픽업헤드(142)에 픽업된 플립칩(10)의 배치 각도를 조정할 수 있다. 칩 각도 조절기(144)로 제 2 픽업헤드(142)를 회전시킴으로써 제 2 픽업헤드(142)에 픽업된 플립칩(10)의 각도를 타겟(30)에 부착할 정확한 각도로 정렬(align)할 수 있다.
제 2 회전체(145)는 지면에 수직인 회전 중심축에 대해 회전하도록 설치된다. 제 2 회전체(145)는 바디(146)와, 바디(146)의 외주면에 방사상으로 배열되는 복수의 연결대(147)를 포함한다. 복수의 연결대(147)는 복수의 제 2 픽업헤드 조립체(141) 각각을 제 2 픽업헤드(142)가 하측을 향하도록 지지한다.
도면에는 제 2 회전체(145)에 네 개의 제 2 픽업헤드 조립체(141)가 동일한 간격으로 이격되어 설치되는 것으로 나타냈으나, 제 2 회전체(145)에 설치되는 제 2 픽업헤드 조립체(141)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 제 2 회전기구(148)가 제 2 회전체(145)를 회전시키는 각도도 제 2 픽업헤드 조립체(141)의 설치 개수 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 또한 제 2 회전체(145)의 구체적인 구성은 도시된 것으로 한정되지 않고 복수의 제 2 픽업헤드 조립체(141)를 지지할 수 있는 다양한 다른 구성으로 변경될 수 있다.
이 밖에, 본 실시예에 따른 플립칩 본딩 장치(100)는 제 1 픽업헤드(132)가 픽업한 플립칩(10)을 촬영하기 위한 서브 칩 카메라(150)와, 제 2 픽업헤드(142)가 픽업한 플립칩(10)을 촬영하기 위한 칩 카메라(155)와, 타겟(30)을 촬영하는 타겟 카메라(160)를 더 포함한다.
서브 칩 카메라(150)는 제 1 픽업헤드들(132)의 회전 이송 경로 중에 칩 픽업 위치(P1)와 칩 전달 위치(P2) 사이에 설치된다. 서브 칩 카메라(150)는 제 1 픽업헤드(132)가 픽업한 플립칩(10)을 촬영하여 제 1 픽업헤드(132) 상에서 플립칩(10)의 위치와 배치 각도를 검출한다. 서브 칩 카메라(150)가 촬영한 플립칩(10)의 배치 각도가 기준 값으로 미리 설정된 배치 각도와 차이가 있을 때, 칩 각도 조절기(134)로 제 1 픽업헤드(132)를 회전시킴으로써 제 1 픽업헤드(132)에 픽업된 플립칩(10)의 배치 각도를 미리 설정된 각도로 맞출(align) 수 있다.
칩 카메라(155)는 제 2 픽업헤드들(142)의 회전 이송 경로 중에 칩 전달 위치(P2)와 칩 부착 위치(P3) 사이에 설치된다. 즉, 제 2 픽업헤드들(142)의 회전 이송 경로 중에 칩 카메라(155)는 칩 전달 위치(P2)로부터 90도 이격된 부분에 위치하고, 칩 부착 위치(P3)는 칩 전달 위치(P2)로부터 270도 이격된 부분에 위치한다.
칩 카메라(155)는 제 2 픽업헤드(142)가 픽업한 플립칩(10)을 촬영하여 제 2 픽업헤드(142) 상에서 플립칩(10)의 위치와 배치 각도를 검출한다. 칩 카메라(155)가 촬영한 플립칩(10)의 배치 각도가 기준 값으로 미리 설정된 배치 각도나 타겟(30) 상의 본딩부(31)의 배치 각도와 차이가 있으면, 칩 각도 조절기(144)로 제 2 픽업헤드(142)를 회전시킴으로써 제 2 픽업헤드(142)에 픽업된 플립칩(10)의 배치 각도를 조정할 수 있다. 그리고 칩 카메라(155)가 촬영한 플립칩(10)의 위치가 기준 값으로 미리 설정된 위치나 타겟(30) 상의 본딩부(31) 위치와 차이가 있을 때, 타겟 고정유닛(120)으로 타겟(30)을 움직여 본딩부(31) 위치를 적절하게 조정할 수 있다. 위와 같은 방법으로 타겟(30)에 대한 플립칩(10)의 위치와 각도를 정렬(align)한다.
타겟 카메라(160)는 타겟(30)의 본딩부(31)를 촬영하여 본딩부(31)의 위치와 배치 각도를 검출한다. 타겟 카메라(160)가 촬영한 본딩부(31)의 위치가 기준 값으로 미리 설정된 위치나 제 2 픽업헤드(142) 상의 플립칩(10) 위치와 차이가 있을 때, 타겟 고정유닛(120)으로 타겟(30)을 움직여 본딩부(31) 위치를 조절할 수 있다. 또한 타겟 카메라(160)가 촬영한 본딩부(31)의 배치 각도가 미리 설정된 값이나 제 2 픽업헤드(142) 상의 플립칩(10) 배치 각도와 차이가 있을 때, 칩 각도 조절기(144)로 제 2 픽업헤드(142)를 회전시켜 제 2 픽업헤드(142)에 픽업된 플립칩(10)의 배치 각도를 적절하게 조절할 수 있다. 타겟 카메라(160)는 도시된 것 이외에, 제 2 로터리 픽업유닛(140)과 간섭되지 않으면서 타겟(30)의 본딩부(31)를 촬영할 수 있는 다양한 위치에 고정 또는 이동 가능하게 설치될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 플립칩 본딩 장치(100)를 이용한 플립칩 본딩 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 칩 운반체 고정유닛(110)과 타겟 고정유닛(120)을 이용하여 복수의 플립칩(10)이 거치된 칩 운반체(20)와 본딩부(31)가 마련된 타겟(30)을 각각 정해진 위치에 고정한다((a) 단계). 여기에서, 플립칩(10)은 그 전극(11)이 외측을 향하도록 칩 운반체(20)에 거치되고, 타겟(30) 상의 본딩부(31)에는 플립칩(10)을 부착하기 위한 접착제(32)가 도포되어 있다.
다음으로, 제 1 로터리 픽업유닛(130)의 제 1 회전체(135)를 일정 각도(90도)씩 회전시켜 제 1 로터리 픽업유닛(130)의 제 1 픽업헤드(132)로 칩 운반체(20)에서 플립칩(10)을 순차적으로 픽업하여 칩 전달 위치(P2)로 이송한다((b) 단계).
이 단계에서 제 1 로터리 픽업유닛(130)의 제 1 픽업헤드들(132) 중 칩 픽업 위치(P1)에 위치하는 제 1 픽업헤드(132)를 제 1 픽업헤드 이동기구(133)로 칩 운반체(20) 쪽으로 전진시켰다 후퇴시켜 칩 운반체(20)에 거치된 플립칩(10) 하나를 픽업한다. 그리고 제 1 회전체(135)를 회전시켜 플립칩(10)을 픽업한 제 1 픽업헤드(132)를 칩 픽업 위치(P1)에서 서브 칩 카메라(150)를 거쳐 칩 전달 위치(P2)로 이송한다. 제 1 픽업헤드(132)가 서브 칩 카메라(150)의 전방에 위치할 때 서브 칩 카메라(150)로 제 1 픽업헤드(132)에 픽업된 플립칩(10)을 촬영한다. 이때, 서브 칩 카메라(150)가 제 1 픽업헤드(132) 상에서 촬영한 플립칩(10)의 배치 각도가 미리 설정된 배치 각도와 다르면, 칩 각도 조절기(134)로 제 1 픽업헤드(132)를 회전시켜 제 1 픽업헤드(132) 상의 플립칩(10)의 배치 각도를 조절할 수 있다.
다음으로, 제 2 로터리 픽업유닛(140)의 제 2 회전체(145)를 일정 각도(90도)씩 회전시키면서 칩 전달 위치(P2)에서 제 2 픽업헤드(142)로 제 1 픽업헤드(132)가 이송하는 플립칩(10)을 순차적으로 픽업한다((c) 단계). 이 단계에서 제 1 로터리 픽업유닛(130)의 칩 전달 위치(P2)에 위치하는 제 1 픽업헤드(132)를 이와 마주하는 제 2 픽업헤드(142) 쪽으로 전진시켰다 후퇴시켜 제 2 픽업헤드(142)로 플립칩(10)을 픽업한다. 이때, 제 2 픽업헤드(142)는 플립칩(10)을 그 전극(11)이 외측을 향하도록 픽업하게 된다. 제 2 픽업헤드(142)가 제 1 픽업헤드(132)로부터 플립칩(10)을 전달받아 픽업하는 과정에서, 제 2 픽업헤드(142)가 제 1 픽업헤드(132) 쪽으로 전진하거나, 제 1 픽업헤드(132)와 제 2 픽업헤드(142)가 상호 가까워지도록 모두 움직일 수도 있다.
다음으로, 제 2 로터리 픽업유닛(140)의 제 2 회전체(145)를 일정 각도(90도)씩 회전시키면서 제 2 픽업헤드들(142)로 플립칩(10)을 순차적으로 타겟(30)에 부착한다((d) 단계). 이 단계에서, 제 2 회전체(145)를 회전시켜 플립칩(10)을 픽업한 제 2 픽업헤드(142)를 칩 카메라(155)를 거쳐 칩 부착 위치(P3)로 이송한다. 제 2 픽업헤드(142)가 칩 카메라(155) 전방에 위치할 때, 칩 카메라(155)로 제 2 픽업헤드(142)에 픽업된 플립칩(10)을 촬영하여 제 2 픽업헤드(142) 상의 플립칩(10)의 배치 각도와 위치를 검출한다((e), (f) 단계). 그리고 이러한 칩 카메라(155)의 촬영 정보와 제 2 픽업헤드(142)가 플립칩(10)을 타겟(30)으로 이송하기 전에 타겟 카메라(160)로 타겟(30)을 촬영한 촬영 정보를 이용하여 플립칩(10)을 타겟(30) 상의 본딩부(31)에 정렬하여 부착한다.
즉, 칩 카메라(155)가 촬영한 플립칩(10)의 배치 각도가 타겟 카메라(160)가 촬영한 타겟(30) 상의 본딩부(31)의 배치 각도와 다르면, 칩 각도 조절기(144)로 제 2 픽업헤드(142)를 회전시켜 플립칩(10)의 배치 각도를 본딩부(31)의 배치 각도에 맞춘 후 플립칩(10)을 본딩부(31)에 부착한다. 이와 함께, 제 2 픽업헤드(142) 상의 플립칩(10)의 위치와 타겟(30) 상의 본딩부(31) 위치를 비교하고 타겟 고정유닛(120)으로 타겟(30)의 본딩부(31) 위치를 조절하여 플립칩(10)을 본딩부(31)에 부착한다. 이때, 플립칩(10)은 그 전극(11)이 타겟(30)에 접하도록 접착제(32)에 의해 본딩부(31)에 본딩된다. 제 2 픽업헤드(142)는 칩 카메라(155)에서 칩 부착 위치(P3)까지 180도 회전하므로, 제 2 픽업헤드(142)가 칩 부착 위치(P3)에 도달하기 전에 제 2 픽업헤드(142)의 각도와 타겟(30)의 본딩부(31) 위치를 조절할 수 있는 충분한 시간적 여유를 가질 수 있다.이와 같이, 4개의 제 1 픽업헤드(132)와 4개의 제 2 픽업헤드(142)를 각각 정해진 회전 경로를 따라 이송하는 방법으로, 칩 운반체(20)로부터 플립칩(10)을 픽업하여 타겟(30)에 부착하는 작업을 순차적으로 수행할 수 있다. 이러한 연속적인 플립칩 본딩 작업을 진행하는 동안에, 제 1 픽업헤드들(132)의 움직임에 맞춰 칩 운반체 고정유닛(110)이 칩 운반체(20)에 거치된 플립칩들(10)을 순차적으로 칩 픽업 위치(P1)에 위치시킨다. 마찬가지로 제 2 픽업헤드들(142)의 움직임에 맞춰 타겟 고정유닛(120)이 타겟(30)에 마련된 본딩부들(31)을 순차적으로 칩 부착 위치(P3)에 위치시킨다.
상술한 것과 같이, 본 실시예에 따른 플립칩 본딩 장치(100)는 4개의 제 1 픽업헤드(132)로 칩 운반체(20)에 거치된 플립칩들(10)을 순차적으로 픽업하여 칩 전달 위치(P2)로 이송한다. 또한 제 2 픽업헤드(142)는 제 1 픽업헤드(132)로부터 플립칩(10)을 순차적으로 픽업하여 타겟(30)에 부착한다. 따라서 본 실시예의 플립칩 본딩 장치(100)는 칩 운반체(20)에 거치되어 있는 플립칩(10)을 뒤집어서 타겟(30)의 본딩부(31)로 이송하는 공정을 효과적으로 수행할 수 있고, 작업 시간을 크게 단축할 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 플립칩 본딩 장치(100)는 대면적의 타겟에 대한 플립칩 실장 작업에 사용되어 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립칩 본딩 장치의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 플립칩 본딩 장치의 일부 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4에 나타낸 플립칩 본딩 장치(200)는 타겟 고정유닛(220)과, 제 2 로터리 픽업유닛(240)과, 칩 카메라(155)와, 타겟 카메라(160)를 포함한다. 이 밖에 본 실시예에 따른 플립칩 본딩 장치(200)는 칩 운반체 고정유닛(110; 도 2참조)과, 제 1 로터리 픽업유닛(130; 도 2참조)을 포함한다. 여기에서, 칩 운반체 고정유닛(110)과, 제 1 로터리 픽업유닛(130)과, 칩 카메라(155)와, 타겟 카메라(160)는 상술한 것과 같은 것이다. 본 실시예에 따른 플립칩 본딩 장치(200)는 앞서 설명한 플립칩 본딩 장치(100)와 같이 제 1 로터리 픽업유닛(130)으로 칩 운반체(20)에 거치된 플립칩(10)을 순차적으로 픽업하여 이송한다. 그리고 제 2 로터리 픽업유닛(240)으로 제 1 로터리 픽업유닛(130)이 이송하는 플립칩(10)을 순차적으로 픽업하여 타겟(30)에 옮겨 부착한다.
타겟 고정유닛(220)은 타겟(30)을 고정하는 타겟 안착대(121)와, 타겟 안착대(121)를 회전시키는 안착대 회전기구(221)와, 타겟 안착대(121)를 움직이는 안착대 이동유닛(122)을 포함한다. 타겟 안착대(121)와 안착대 이동유닛(122)은 앞서 설명한 것과 같다. 안착대 회전기구(221)는 타겟 안착대(121)를 지면과 수직인 회전 중심축(Z축)에 대해 회전시킴으로써 타겟 안착대(121)의 각도를 조절할 수 있다.
제 2 로터리 픽업유닛(240)은 복수의 제 2 픽업헤드 조립체(241)와, 제 2 회전체(145)와, 제 2 회전기구(146)를 포함한다. 여기에서, 제 2 회전체(145)와 제 2 회전기구(146)는 앞서 설명한 것과 같다.
제 2 픽업헤드 조립체(241)는 제 2 픽업헤드(142)와, 제 1 픽업헤드 수평 이송기구(242)와, 제 2 픽업헤드 수평 이송기구(243)와, 제 2 픽업헤드 이동기구(143)와, 칩 각도 조절기(144)를 포함한다. 이러한 제 2 픽업헤드 조립체(241)는 도 1 내지 도 3에 나타낸 제 2 픽업헤드 조립체(141)와 비교하여 제 1 픽업헤드 수평 이송기구(242)와 제 2 픽업헤드 수평 이송기구(243)를 더 구비하는 것으로, 제 2 픽업헤드(142)와, 제 2 픽업헤드 이동기구(143)와, 칩 각도 조절기(144)의 구체적인 구성과 작용은 상술한 것과 같다. 제 1 픽업헤드 수평 이송기구(242)는 제 2 픽업헤드(142)를 일측 방향으로 수평 이송한다. 제 2 픽업헤드 수평 이송기구(243)는 제 2 픽업헤드(142)를 제 1 픽업헤드 수평 이송기구(242)의 이송 방향과 교차하는 방향으로 수평 이송하도록 제 1 픽업헤드 수평 이송기구(242)와 연결된다. 도 4를 기준으로, 제 2 픽업헤드 조립체(241)가 타겟(30)의 상측에 위치할 때 제 1 픽업헤드 수평 이송기구(242)는 제 2 픽업헤드(142)를 Y축 방향으로 수평 이송한다. 그리고 제 2 픽업헤드 수평 이송기구(243)는 제 2 픽업헤드(142)를 X축 방향으로 수평 이송한다. 이러한 제 2 픽업헤드 조립체(241)는 플립칩(10)을 픽업하고 플립칩(10)의 위치를 제 1 픽업헤드 수평 이송기구(242) 및 2 픽업헤드 수평 이송기구(243)를 이용하여 조절한다. 그리고 플립칩(10)의 배치 각도를 각도 조절기(144)를 이용하여 조절한다. 따라서 플립칩(10)을 타겟(30)의 본딩부(31;도 3 참조)에 맞춰 정밀하게 정렬하여 타겟(30)에 부착할 수 있다.
본 실시예에 따른 플립칩 본딩 장치(200)는 제 1 로터리 픽업유닛(130)으로 칩 운반체(20)에 거치된 플립칩(10)을 순차적으로 픽업하고, 제 1 로터리 픽업유닛(130)이 픽업하여 이송하는 플립칩(10)을 제 2 로터리 픽업유닛(240)으로 순차적으로 픽업하여 타겟(30)에 부착한다. 이러한 플립칩 본딩 과정에서, 플립칩(10)을 타겟(30)에 부착하기 전에, 칩 카메라(155)로 제 2 픽업헤드(142)에 픽업된 플립칩(10)의 위치 및 배치 각도를 검출하고 타겟 카메라(160)로 타겟(30)에 마련된 본딩부(31)의 위치 및 배치 각도를 검출한다. 그리고 이들 검출 데이터를 이용하여 플립칩(10)과 타겟(30)을 정렬한 후 플립칩(10)을 타겟(30)에 정확하게 부착할 수 있다.
이상 본 발명에 대하여 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 칩 운반체 고정유닛은 칩 운반체(20)을 회전시키는 기능을 갖는 다른 구조로 변경될 수 있다. 그리고 상술한 실시예들 이외에, 회전 기능이 있는 칩 운반체 이송유닛과 없는 칩 운반체 이송유닛, 회전 기능이 있는 제 1 픽업헤드 조립체와 없는 제 1 픽업헤드 조립체, 회전 기능이 있는 타겟 이송유닛과 없는 타겟 이송유닛, 회전 기능이 있는 제 2 픽업헤드 조립체와 없는 제 2 픽업헤드 조립체를 다양하게 조합하여 다양한 형태의 플립칩 본딩 장치를 구성할 수 있다.
또한 도면에는 제 2 픽업헤드(142)의 이송 경로 중 칩 카메라(155)와 칩 부착 위치(P3)가 180도 간격으로 이격된 것으로 나타냈으나, 이들의 배치 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 제 2 픽업헤드의 설치 개수나 회전 각도 간격 등에 따라 제 2 픽업헤드의 이송 경로 상에서 칩 카메라(155)의 위치와 칩 부착 위치(P3)의 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
10 : 플립칩 11 : 전극
20 : 칩 운반체 30 : 본딩 대상체
31 : 본딩부 32 : 접착제
100, 200 : 플립칩 본딩장치 110 : 칩 운반체 고정유닛
111 : 칩 운반체 고정대 112 : 고정대 이동유닛
113, 114 : 제 1, 2 고정대 수평 이송기구
120, 220 : 타겟 고정유닛 121 : 타겟 안착대
122 : 안착대 이동유닛
123, 124 : 제 1, 2 안착대 수평 이송기구
130 : 제 1 로터리 픽업유닛 131 : 제 1 픽업헤드 조립체
132, 142 : 제 1, 2 픽업헤드 133, 143 : 제 1, 2 픽업헤드 이동기구
134, 144 : 칩 각도 조절기 135, 145 : 제 1, 2 회전체
136, 148 : 제 1, 2 회전기구 140, 240 : 제 2 로터리 픽업유닛
141, 241 : 제 2 픽업헤드 조립체 146 : 바디
147 : 연결대 150 : 서브 칩 카메라
155 : 칩 카메라 160 : 타겟 카메라
221 : 안착대 회전기구
242, 243 : 제 1, 2 픽업헤드 수평 이송기구

Claims (8)

  1. 복수의 플립칩이 거치된 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업하여 타겟에 옮겨 부착하는 플립칩 본딩 장치에 있어서,
    상기 칩 운반체를 고정하는 칩 운반체 고정유닛;
    상기 칩 운반체 고정유닛에 고정된 상기 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업하는 제 1 픽업헤드를 갖는 복수의 제 1 픽업헤드 조립체와, 상기 복수의 제 1 픽업헤드 조립체가 방사상으로 배열되어 설치되는 제 1 회전체와, 상기 복수의 제 1 픽업헤드 조립체가 순차적으로 상기 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업할 수 있는 칩 픽업 위치에 배치되도록 상기 제 1 회전체를 지면과 수평인 회전 중심축에 대해 회전시키는 제 1 회전기구를 구비하는 제 1 로터리 픽업유닛;
    상기 타겟을 고정하는 타겟 고정유닛; 및
    상기 제 1 로터리 픽업유닛의 복수의 제 1 픽업헤드와 순차적으로 마주하여 상기 플립칩을 상기 제 1 픽업헤드들로부터 전달받아 픽업하고 상기 타겟 고정유닛에 고정된 타겟에 부착하는 제 2 픽업헤드를 갖는 복수의 제 2 픽업헤드 조립체와, 상기 복수의 제 2 픽업헤드 조립체가 각각의 제 2 픽업헤드가 하측을 향하도록 이격되어 설치되는 제 2 회전체와, 상기 제 2 회전체를 지면과 수직인 회전 중심축에 대해 회전시키는 제 2 회전기구를 구비하는 제 2 로터리 픽업유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 픽업헤드 조립체는 각각 상기 제 1 회전체에서 방사상으로 배열된 연장 방향을 따라 상기 제 1 픽업헤드를 진퇴시키는 제 1 픽업헤드 이동기구를 더 구비하고,
    상기 복수의 제 2 픽업헤드 조립체는 각각 상기 제 2 픽업헤드를 상하 방향으로 진퇴시키는 제 2 픽업헤드 이동기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 픽업헤드 조립체는 각각 상기 제 2 픽업헤드가 픽업한 플립칩의 각도를 조절할 수 있도록 지면과 수직인 회전 중심축에 대해 상기 제 2 픽업헤드를 회전시키는 칩 각도 조절기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 로터리 픽업유닛의 복수의 제 2 픽업헤드가 각각 픽업한 상기 플립칩을 촬영하여 상기 각각의 제 2 픽업헤드 상에서 상기 플립칩의 위치와 배치 각도를 검출하는 칩 카메라; 및
    상기 타겟 상의 플립칩이 본딩되는 본딩부를 촬영하여 상기 타겟의 본딩부의 위치와 배치 각도를 검출하는 타겟 카메라;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 타겟 고정유닛은, 상기 타겟이 고정되도록 놓이는 타겟 안착대와, 상기 제 2 로터리 픽업유닛의 복수의 제 2 픽업헤드가 각각 픽업한 상기 플립칩의 위치에 맞춰 상기 타겟 상의 플립칩이 부착되는 본딩부의 위치를 조절할 수 있도록 상기 타겟 안착대를 움직이는 안착대 이동유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 장치.
  6. 복수의 플립칩이 거치된 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업하여 타겟에 옮겨 부착하기 위한 플립칩 본딩 방법에 있어서,
    (a) 상기 칩 운반체와 상기 타겟을 각각 정해진 위치에 고정하는 단계;
    (b) 상기 칩 운반체에서 상기 플립칩을 픽업하는 복수의 제 1 픽업헤드가 방사상으로 배열되어 설치된 제 1 회전체를 지면과 수평인 회전 중심축에 대해 일정 각도씩 회전시켜 상기 복수의 제 1 픽업헤드로 상기 칩 운반체에서 상기 플립칩을 순차적으로 픽업하여 칩 전달 위치로 이송하는 단계;
    (c) 복수의 제 2 픽업헤드가 하측을 향하도록 이격되어 설치되는 제 2 회전체를 지면과 수직인 회전 중심축에 대해 일정 각도씩 회전시켜 상기 칩 전달 위치에서 상기 복수의 제 2 픽업헤드로 상기 복수의 제 1 픽업헤드로부터 순차적으로 상기 플립칩을 픽업하는 단계; 및
    (d) 상기 제 2 회전체를 일정 각도씩 회전시켜 상기 (c) 단계에서 상기 복수의 제 2 픽업헤드가 픽업한 상기 플립칩을 순차적으로 상기 타겟에 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    (e) 상기 (c) 단계에서 상기 복수의 제 2 픽업헤드가 각각 픽업한 플립칩을 촬영하여 상기 플립칩의 배치 각도를 검출하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 (d) 단계는, 상기 (e) 단계에서 검출한 상기 플립칩의 배치 각도를 이용하여 상기 플립칩의 배치 각도가 상기 타겟 상의 플립칩이 부착되는 본딩부의 배치 각도에 맞춰지도록 상기 플립칩을 회전시킨 후 상기 타겟에 부착하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    (f) 상기 (c) 단계에서 상기 복수의 제 2 픽업헤드가 각각 픽업한 플립칩을 촬영하여 상기 플립칩의 위치를 검출하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 (d) 단계는, 상기 (f) 단계에서 검출한 상기 플립칩의 위치를 이용하여 상기 플립칩을 상기 타겟 상의 플립칩이 부착되는 본딩부 위치에 맞춰 정렬한 후 상기 타겟에 부착하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 방법.
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