KR20200135515A - 본딩 헤드 - Google Patents

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KR20200135515A
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Abstract

상하 방향으로 이동하는 베이스(11)와, 일단에 콜릿(21)이 부착되고, 베이스(11)에 대하여 회전축(13)의 둘레로 회전 자유롭게 부착되는 암(20)과, 암(20)의 타단과 베이스(11)와의 사이에 부착된 초기 장력을 가진 스프링(19)과, 스프링(19)의 인장력에 대항하여 암(20)의 회전을 구속하는 스토퍼 부분(18)과, 콜릿(21)에 인가되는 상측 방향의 접지 하중을 검출하는 하중 센서(25)를 갖추고, 하중 센서(25)는 스토퍼 부분(18)에 의해 암(20)의 회전이 구속되어 있는 상태에서만 접지 검출을 행한다.

Description

본딩 헤드
본 발명은 본딩 헤드의 구조에 관한 것이다.
반도체 다이를 기판에 실장하는 본딩 장치가 많이 사용되고 있다. 본딩 장치에서는, 콜릿의 선단에 흡착한 반도체 다이가 기판의 표면에 접지한 것을 검출하는 접지 검출이 행해진다. 종래의 본딩 장치에서는, 콜릿을 스프링으로 지지하고, 콜릿의 선단이 접지했을 때의 콜릿 후단의 변위에 의한 접점의 해방에 의해 접지 검출을 행하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특개 평7-45644호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재되어 있는 종래기술에 의한 접지 검출은 변위가 접점을 개방할 정도의 크기가 되었을 때 접지를 검출하므로, 검출에 시간 지연이 생기는 경우가 있었다. 또한, 경년적인 오염 등에 의해 콜릿의 상하 방향 지지부의 슬라이딩 저항이 증가하면 감도가 저하하여 오류 검출을 초래한다고 하는 문제가 있었다. 또한, 콜릿을 코일 스프링으로 지지하고 있기 때문에, 본딩 헤드가 이동할 때의 외력의 영향에 의해 콜릿이 상하 방향으로 진동해 버려, 콜릿에 흡착되어 있는 반도체 다이의 위치 검출에 영향을 미치는 경우가 있었다.
그래서, 본 발명은, 본딩 헤드에 있어서, 접지 검출의 감도와 응답성을 향상시킴과 아울러 외력의 영향을 받기 어려운 접지 검출을 행하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 본딩 헤드는 상하 방향으로 이동하는 베이스와, 일단에 본딩 툴이 부착되고, 베이스에 대하여 수평축 둘레로 회전 자유롭게 부착되는 암과, 암의 타단과 베이스와의 사이에 부착된 초기 장력을 가진 스프링과, 스프링의 바이어스력에 대항하여 암의 회전을 구속하는 스토퍼와, 본딩 툴에 인가되는 상측 방향의 접지 하중을 검출하는 하중 센서를 갖추고, 하중 센서는 스토퍼에 의해 암의 회전이 구속되어 있는 상태에서 접지 검출을 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 본딩 헤드에 있어서, 수평축은 축 방향의 중심선이 상기 암의 중심을 통과하도록 배치되어 있는 것으로 해도 된다.
본 발명의 본딩 헤드에 있어서, 스토퍼는 암의 타단이 맞닿는 베이스의 부분이며, 하중 센서는 베이스와 암과의 사이에 스프링과 직렬로 접속되어 있어도 된다. 이 경우, 하중 센서는 인장 하중을 검출해도 된다.
본 발명의 본딩 헤드에 있어서, 암은 베이스로부터 하측 방향으로 돌출한 브래킷에 회전 자유롭게 부착되고, 스토퍼는 브래킷으로부터 암의 선단측을 향하여 돌출한 부재이며, 하중 센서는 브래킷과 베이스와의 사이에 끼워 넣어져도 된다. 이 경우, 하중 센서는 압축 하중을 검출해도 된다.
본 발명의 본딩 헤드는 하중 센서에 의해 접지 검출을 행하므로, 접지 검출의 감도와 응답성을 향상시킴과 아울러 외력의 영향을 받기 어려운 접지 검출을 행할 수 있다.
도 1은 실시형태의 본딩 헤드 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 본딩 헤드의 입단면도이다.
도 3은 다른 실시형태의 본딩 헤드의 입면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하면서 실시형태의 본딩 헤드(100)에 대해 설명한다. 도 1, 2에 도시하는 바와 같이, 본딩 헤드(100)는 도시하지 않은 Z 방향 구동 기구에 의해 상하 방향인 Z 방향으로 이동하는 베이스(11)와, 베이스(11)에 고정된 브래킷(12)과, 브래킷(12)의 하단에 회전 자유롭게 부착된 암(20)과, 암(20)의 Y 방향 마이너스측단(22)에 부착된 스프링(19)과, 하중 센서(25)를 포함하고 있다. 도 1에 있어서 Z 방향은 상하 방향, XY 방향은 수평 방향을 나타낸다. 또한, 도면 중의 XYZ의 각 화살표는 각각의 플러스 방향을 나타낸다.
베이스(11)는 직방체의 블록이며, 상단면에 선단이 Y 방향 마이너스측으로 뻗는 L자형의 돌출부(15)를 가지고 있다. 돌출부(15)의 Y 방향 마이너스측단에는, 스프링(19)의 상단이 걸어맞추어지는 훅(16)이 설치되어 있다. 베이스(11)의 Y 방향 플러스측에는, 공기관(30)이 부착되는 구멍(33)과, 절결부(31)가 설치되어 있다. 구멍(33)에 부착된 공기관(30)의 상단은 절결부(31)로부터 Y 방향 플러스측으로 뻗어 있다.
베이스(11)의 Y 방향 플러스측의 면에는, H형의 후판 형상의 브래킷(12)이 부착되어 있다. H형을 구성하는 브래킷(12)의 상측의 절결부(31)에는 공기관(30)의 선단이 통과하고 있다. H형을 구성하는 브래킷(12)의 하측의 오목부(17)의 내측에는, 사각 단면이며 Y 방향으로 뻗는 봉 형상의 암(20)이 배치되어 있다. 암(20)은 하측의 오목부(17)의 양측 부분에 너트(14)로 고정된 수평 방향으로 뻗는 수평축인 회전축(13)의 둘레로 회전 자유롭게 부착되어 있다. 여기에서, 회전축(13)은 축 방향의 중심선이 암(20)의 중심을 통과하도록 배치되어 있다. 암(20)의 일단인 Y 방향 플러스측단에는 본딩 툴인 콜릿(21)이 부착되어 있다. 또한, 암(20)의 타단인 Y 방향 마이너스측단(22)의 상측의 면은 베이스(11)의 Y 방향 마이너스측단의 하면에 설치된 스토퍼 부분(18)에 맞닿아 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 스프링(19)의 상단은 베이스(11)에 설치된 돌출부(15)의 Y 방향 마이너스측단에 부착된 훅(16)에 걸어맞추어지고, 스프링(19)의 하단은 하중 센서(25)에 접속되어 있다. 그리고, 하중 센서(25)의 하단은 암(20)의 Y 방향 마이너스측단(22)에 볼트로 고정되어 있다. 이와 같이, 하중 센서(25)는 베이스(11)와 암(20)의 사이에 스프링(19)과 직렬로 접속되어 있다.
스프링(19)은 초기 장력(F)이 걸릴 때까지는 늘어남이 제로이며, 초기 장력(F)을 초과하는 장력이 걸리면 비로소 전체 길이가 늘어나기 시작하는 초기 장력을 가진 스프링이다. 하중 센서(25)는 판 형상의 부재의 위에 피에조 소자 또는 스트레인 게이지 등을 붙인 것으로, 판 형상 부재의 스트레인을 검출함으로써 판 형상 부재에 걸리는 인장력을 접지 하중으로 검출하는 것이다.
스프링(19)은 콜릿(21)이 접지하고 있지 않은 상태에서 초기 장력(F)보다도 작은 약한 장력이 바이어스력으로서 걸리도록 설정되어 있고, 이 장력에 의해 암(20)의 Y 방향 마이너스측단(22)의 상측의 면은 베이스(11)의 스토퍼 부분(18)에 밀어붙여져 있다. 이것에 의해, 암(20)의 회전이 구속되어 있다. 이와 같이, 스토퍼 부분(18)은 스프링(19)의 바이어스력에 대항하여 암(20)의 회전을 구속하고 있다.
콜릿(21)의 선단이 접지하면, 암(20)에는 회전축(13)의 둘레의 회전 모멘트가 걸린다. 이 회전 모멘트에 의해, 암(20)의 Y 방향 마이너스측단(22)이 하측으로 끌어 당겨져, 하중 센서(25)에는 인장 하중이 가해진다. 하중 센서(25)는 이 인장 하중을 검출하고, 소정의 임계값을 초과한 경우에 콜릿(21)의 접지를 검출한다.
이때, 콜릿(21)의 선단에 인가되는 상측 방향의 힘에 의해 스프링(19), 하중 센서(25)에 가해지는 인장력이 스프링(19)의 초기 장력(F)을 초과할 때까지는, 스프링(19)은 늘어나지 않으므로, 콜릿(21)으로부터 가해지는 상측 방향의 하중을 하중 센서(25)에서 검출할 수 있다.
한편, 콜릿(21)의 선단에 인가되는 상측 방향의 힘에 의해, 스프링(19), 하중 센서(25)에 가해지는 인장력이 스프링(19)의 초기 장력(F)을 초과하면, 콜릿(21)으로부터의 상측 방향의 힘에 의해, 스프링(19)이 늘어나고, 암(20)의 Y 방향 마이너스측단(22)의 상측의 면이 베이스(11)의 스토퍼 부분(18)으로부터 떨어진다. 이 때문에, 콜릿(21)에 과대한 하중이 걸려, 콜릿(21)의 선단에 흡착하고 있는 반도체 다이가 손상되는 것을 억제할 수 있다. 이 상태에서는, 하중 센서(25)의 늘어남은 콜릿(21)의 상측 방향의 힘에 비례하지 않게 된다. 따라서, 하중 센서(25)는 스토퍼 부분(18)에 의해 암(20)의 회전이 구속되어 있는 상태에서만 접지 검출을 행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 본딩 헤드(100)는 하중 센서(25)에 의해 접지 검출을 행하므로, 접지 검출의 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 암(20)에 의해 콜릿(21)에 걸리는 하중을 증폭하여 하중 센서(25)에 걸도록 하고 있으므로, 하중의 검출 감도를 크게 할 수 있다. 더욱이, 콜릿(21)의 선단에 큰 하중이 인가되었을 때는, 스프링(19)이 늘어남으로써 콜릿(21)의 선단에 걸리는 하중을 풀어주어, 콜릿(21)의 선단에 흡착되어 있는 반도체 다이가 손상되는 것을 억제할 수 있다. 또한 콜릿(21)이 접지하고 있지 않은 상태에서는 스프링(19)에 의해 암(20)의 Y 방향 마이너스측단(22)의 상측의 면을 베이스(11)의 스토퍼 부분(18)에 밀어 붙이고 있으므로, 본딩 헤드(100)의 이동 시에 콜릿(21)이 Z 방향으로 진동하지 않아, 본딩 헤드(100)의 이동 중에 콜릿(21)의 선단에 흡착된 반도체 다이의 위치 검출에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있다.
다음에 도 3을 참조하면서, 다른 실시형태의 본딩 헤드(200)에 대해 설명한다. 본딩 헤드(200)는 베이스(51)와, 브래킷(52)과, 암(54)과, 콜릿(55)과, 스토퍼(53)와, 스프링(56)과, 하중 센서(58)를 포함하고 있다.
브래킷(52)은 베이스(51)의 하측에 하측 방향으로 돌출하도록 부착되어 있다. 암(54)은 브래킷(52)의 하단부에 회전 자유롭게 부착되어 있다. 스토퍼(53)는 브래킷(52)의 하단에 부착되고, 브래킷(52)으로부터 암(20)의 Y 방향 플러스측단 측을 향하여 돌출한 판 형상의 부재이다. 하중 센서(58)는 브래킷(52)과 베이스(51)의 사이에 끼워 넣어져 압축 하중을 검출한다.
본딩 헤드(200)의 스프링(56)은 앞에 설명한 본딩 헤드(100)의 스프링(19)과 동일한 초기 장력을 가진 스프링이며, 콜릿(21)의 선단이 접지하고 있지 않은 상태에서는, 초기 장력(F)보다 작은 약한 인장력으로 암(54)의 Y 방향 마이너스측단을 상측 방향으로 끌어당겨 올려서 암(54)의 하면을 스토퍼(53)의 상측의 면에 밀어붙이고 있다.
접지에 의해 콜릿(21)의 선단에 가해지는 상측 방향의 힘에 의해 스프링(56)에 걸리는 인장력이 초기 장력(F)보다도 작은 상태에서는, 스프링(56)의 늘어남은 제로이며, 콜릿(21)의 선단에 가해지는 하중은 하중 센서(58)에 의해 검출된다. 또한, 스프링(56)에 가해지는 하중이 초기 장력(F)을 초과한 경우에는, 스프링(56)이 늘어나 콜릿(21)의 선단에 가해지는 하중을 풀어준다.
이와 같이, 본딩 헤드(200)는 본딩 헤드(100)와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
11, 51 베이스, 12, 52 브래킷, 13 회전축, 14 너트, 15 돌출부, 16 훅, 17 오목부, 18 스토퍼 부분, 20, 54 암, 21, 55 콜릿, 22 Y 방향 마이너스측단, 25, 58 하중 센서, 30 공기관, 31 절결부, 33 구멍, 53 스토퍼, 100, 200 본딩 헤드, F 초기 장력.

Claims (6)

  1. 상하 방향으로 이동하는 베이스와,
    일단에 본딩 툴이 부착되고, 상기 베이스에 대하여 수평축의 둘레로 회전 자유롭게 부착되는 암과,
    상기 암의 타단과 상기 베이스와의 사이에 부착된 초기 장력을 가진 스프링과,
    상기 스프링의 바이어스력에 대항하여 상기 암의 회전을 구속하는 스토퍼와,
    상기 본딩 툴에 인가되는 상측 방향의 접지 하중을 검출하는 하중 센서를 갖추고,
    상기 하중 센서는 상기 스토퍼에 의해 상기 암의 회전이 구속되어 있는 상태에서 접지 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수평축은 축 방향의 중심선이 상기 암의 중심을 통과하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 암의 타단이 맞닿는 상기 베이스의 부분이며,
    상기 하중 센서는 상기 베이스와 상기 암과의 사이에 상기 스프링과 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하중 센서는 인장 하중을 검출하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 암은 상기 베이스로부터 하측 방향으로 돌출한 브래킷에 회전 자유롭게 부착되고,
    상기 스토퍼는 상기 브래킷으로부터 상기 암의 선단측을 향하여 돌출한 부재이며,
    상기 하중 센서는 상기 브래킷과 상기 베이스와의 사이에 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하중 센서는 압축 하중을 검출하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
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