KR20220100434A - 플립 칩 본더 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 실시예의 플립 칩 본더는, 다이를 흡착하여 이송하는 헤드, 다이가 본딩되는 기판이 안착되는 본딩 스테이지 및 헤드의 구동을 제어하는 프로세서를 포함하고, 헤드는, 하단이 오목한 구조를 가진 고정부, 고정부의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지며, 고정부의 하단에 슬라이딩 가능하도록 연결되는 조정부, 조정부에 결합되어 다이를 흡착하는 헤드 툴 및 조정부의 위치를 조절하여, 고정부와 조정부 사이에 유격을 발생시키는 유격 조절 장치를 포함하고, 프로세서는, 헤드 툴의 적어도 일부가 본딩 스테이지에 접한 상태에서, 조정부가 슬라이딩되며 고정부와 조정부 사이의 유격이 제거되도록 유격 조절 장치를 제어하여, 헤드 툴과 본딩 스테이지의 평행을 맞춘다.

Description

플립 칩 본더{FLIP CHIP BONDER}
본 개시는 플립 칩 본더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬라이딩 가능한 조정부와 유격 조절 장치를 포함하여, 툴(Tool)의 평행을 맞출 수 있는 플립 칩 본더에 관한 것이다.
반도체 칩을 회로 기판에 상호 배선하는 집적 회로에 있어서, 기술 발전에 따라 소형화되어가는 반도체 칩을 이용하여 고밀도이며 경량화된 집적 회로의 제조가 요구되어 왔다.
이러한 기술적 요구에 따라 다양한 방식의 제조 방법이 제시되어 왔으며, 플립 칩 본딩 방식은 반도체 칩의 패드 위에 접속 단자인 범프를 형성하고, 패드와 기판이 마주보도록 반도체 칩을 뒤집어 반도체 칩의 범프을 회로 기판에 직접 접속하는 방식으로서, 종래의 금속 리드를 이용한 추가 연결 구조를 갖는 제조 방식보다 고밀도 및 경량화에 유리할 수 있었다.
그러나 초소형 반도체 칩을 이용하는 집적 회로에 있어서는 반도체 칩을 기판에 정확하게 융착하기 위하여 자동으로 반도체 칩과 기판의 평행을 맞추기 위한 기술적 요구가 존재하였다.
상술한 기술적 요구를 해결하기 위하여, 본 개시의 일 실시예의 플립 칩 본더는, 반도체 칩인 다이를 흡착하는 헤드와 기판이 안착 되는 본딩 스테이지를 포함하며, 헤드가 슬라이딩 가능한 조정부와 유격 조절 장치를 포함하여, 헤드 툴과 본딩 스테이지가 안정적이고 정확하게 평행을 맞출 수 있도록 함에 있다.
또는, 본 개시의 또 다른 실시예의 플립 칩 본더는, 본딩 스테이지가 슬라이딩 가능한 조정부와 유격 조절 장치를 포함하여, 본딩 스테이지 툴과 헤드가 안정적이고 정확하게 평행을 맞출 수 있도록 함에 있다.
본 개시의 일 실시예의 플립 칩 본더는,다이를 흡착하여 이송하는 헤드, 상기 다이가 본딩되는 기판이 안착되는 본딩 스테이지, 및 상기 헤드의 구동을 제어하는 프로세서,를 포함하고, 상기 헤드는, 하단이 오목한 구조를 가진 고정부, 상기 고정부의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지며, 상기 고정부의 하단에 슬라이딩 가능하도록 연결되는 조정부, 상기 조정부에 결합되어 상기 다이를 흡착하는 헤드 툴 및 상기 조정부의 위치를 조절하여, 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키는 유격 조절 장치를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 헤드 툴의 적어도 일부가 상기 본딩 스테이지에 접한 상태에서, 상기 조정부가 슬라이딩되며 상기 고정부와 상기 조정부 사이의 유격이 제거되도록 유격 조절 장치를 제어하여, 상기 헤드 툴과 상기 본딩 스테이지의 평행을 맞춘다.
이 경우, 상기 유격 조절 장치는, 상기 고정부의 하단으로 기설정된 압력의 공기를 분사하여 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키며 상기 조정부의 위치를 조절할 수 있다.
이 경우, 상기 고정부는, 상기 유격 조절 장치로부터 분사되는 공기가 통과하는 다공판이 하단에 마련될 수 있다.
한편, 상기 헤드는, 상기 헤드 툴에 상기 다이가 흡착되도록 상기 헤드 툴의 끝단의 압력을 제어하는 압력 제어 장치를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 압력 제어 장치는 상기 조정부에 마련되고, 상기 헤드는, 상기 압력 제어 장치로부터 상기 헤드 툴의 끝단으로 연결되는 진공 관을 포함할 수 있다.
한편, 상기 헤드 툴은, 상기 다이가 상기 기판에 본딩되도록 가열하는 히터를 포함할 수 있다.
한편, 상기 조정부는, 상기 헤드 툴과 결합되며 단열재로 이루어진 제1 영역 및 상기 제1 영역과 상기 고정부 사이에 배치되는 제2 영역를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제2 영역은, 상기 고정부와 상기 조정부의 온도 차이를 센싱하는 서모커플 및 상기 서모커플의 감지값에 기초하여 상기 조정부의 온도를 제어하는 온도 조절 장치를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예의 플립 칩 본더는, 다이를 흡착하는 헤드, 상기 다이가 본딩되는 기판이 안착되는 본딩 스테이지 및 상기 본딩 스테이지의 구동을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 본딩 스테이지는, 상단이 오목한 구조를 가진 고정부, 상기 고정부의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지고, 상기 고정부의 상단에 슬라이딩 가능하도록 연결되는 조정부, 상기 조정부에 결합되어 상기 기판이 안착되는 본딩 스테이지 툴 및 상기 조정부의 위치를 조절하여, 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키는 유격 조절 장치를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 본딩 스테이지 툴의 적어도 일부가 상기 헤드에 접한 상태에서, 상기 조정부가 슬라이딩되며 상기 고정부와 상기 조정부 사이의 유격이 제거되도록 유격 조절 장치를 제어하여, 상기 본딩 스테이지 툴과 상기 헤드의 평행을 맞춘다.
이 경우, 상기 유격 조절 장치는, 상기 고정부의 상단으로 기설정된 압력의 공기를 분사하여 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키며 상기 조정부의 위치를 조절할 수 있다.
한편, 상기 고정부는, 상기 유격 조절 장치로부터 분사되는 공기가 통과하는 다공판이 상단에 마련될 수 있다.
한편, 상기 조정부는, 상기 본딩 스테이지 툴과 결합되며 상기 본딩 스테이지 툴을 가열하는 히터를 포함하고 상기 본딩 스테이지 툴을 고정하는 제1 영역 및 상기 제1 영역과 상기 고정부 사이에 배치되는 제2 영역를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 영역은 단열재로 이루어져 상기 히터의 열 전달을 차단할 수 있다.
한편, 상기 제2 영역은, 상기 고정부와 상기 조정부의 온도 차이를 센싱하는 서모커플 및 상기 서모커플의 감지값에 기초하여 상기 조정부의 온도를 제어하는 온도 조절 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 헤드를 이동시키는 제1 이송 장치를 포함하여, 상기 프로세서는, 상기 헤드가 이동하도록 상기 제1 이송 장치를 제어하여, 상기 헤드의 적어도 일부가 상기 본딩 스테이지 툴을 접하게 제어할 수 있다.
한편, 상기 본딩 스테이지를 이동시키는 제2 이송 장치를 포함하여, 상기 프로세서는, 상기 본딩 스테이지가 이동하도록 상기 제2 이송 장치를 제어하여, 상기 본딩 스테이지 툴의 적어도 일부와 상기 헤드를 접하게 제어할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예의 플립 칩 본더는, 다이를 흡착하여 이송 또는 회전 시키는 다이 이송 플립, 상기 다이를 상기 다이 이송 플립으로부터 전달받아 이송시키는 헤드 및 상기 다이 이송 플립의 구동을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 다이 이송 플립은, 상단이 오목한 구조를 가진 고정부, 상기 고정부의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지고, 상기 고정부의 상단에 슬라이딩 가능하도록 연결되는 조정부, 상기 조정부에 결합되어 상기 다이를 흡착하는 다이 이송 플립 툴 및 상기 조정부의 위치를 조절하여, 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키는 유격 조절 장치를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 다이 이송 플립 툴의 적어도 일부가 상기 고정 헤드에 접한 상태에서, 상기 조정부가 슬라이딩되며 상기 고정부와 상기 조정부 사이의 유격이 제거되도록 유격 조절 장치를 제어하여, 상기 다이 이송 플립 툴과 상기 헤드의 평행을 맞춘다.
이 경우, 상기 다이 이송 플립은, 상기 헤드 다이 이송 플립 툴에 상기 다이가 흡착되도록 상기 다이 이송 플립 툴의 끝단의 압력을 제어하는 압력 제어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 다이 이송 플립은, 상기 다이 이송 플립 툴의 끝단이 상기 다이와 접하도록 미세하게 제어하는 보이스 코일 모터(voice coil motor)를 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더를 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더의 헤드의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더의 본딩 스테이지의 단면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더의 동작을 도시한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더의 다이 이송 플립의 단면도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더의 동작을 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.　
본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당하는 개시의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 "모듈" 혹은 "부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈" 혹은 복수의 "부"는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "모듈" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.　그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하에서는 도 1 내지 도 8을 참고하여, 본 개시의 플립 칩 본더를 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 일 실시예의 플립 칩 본더(100)는 다이 이송 플립(130), 헤드(150) 및 본딩 스테이지(170)를 포함할 수 있다.
이하에서는, 다이싱된 반도체 칩(3)을 '다이(Die)(3)'로 호칭하며, 다이(3)가 웨이퍼(5)로부터 기판(7)으로 이송되는 과정을 설명한다. 참고로, 도 1 내지 도 2의 플립 칩 본더(100)는 웨이퍼(5)로부터 다이(3)를 픽업하여 기판(7)으로 이송시키는 과정을 설명하기 위하여 나타낸 도면으로서, 플립 칩 본더(100)의 구조와 구동은 이에 한정되지 아니한다.
다이 이송 플립(130)는 웨이퍼(5)로부터 다이(3)를 픽업할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 다이(3)의 상측 면으로는 범프가 형성될 수 있으며, 일 실시예에서는 절연 수지 필름 또는 납 혼합물과 같은 접착 물질이 도포될 수 있다.
다이 이송 플립(130)은 웨이퍼(5)로부터 상단에 위치한 다이(3)의 상측 면에 흡착하여 다이(3)를 픽업할 수 있다. 다이 이송 플립(130)은 접착 물질을 녹이지 않는 저온의 온도로 다이(3)를 흡착할 수 있으며, 보이스 코일 모터(115) 및/또는 압력 제어 장치(113)를 통하여 다이 이송 플립 툴(137)의 이동을 미세하게 조절하고 끝단의 압력을 조절하여 다이(3)를 픽업할 수 있다.
본 개시의 일 실시예의 도 1은, 다이 이송 플립(130)이 수직 방향(또는, 상하 방향, Z 축 방향)으로 이동하여 다이(3)를 픽업하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 아니하고, 웨이퍼(5)가 상단으로 이동하며 다이 이송 플립(130)으로 다이(3)를 제공할 수 있다.
다이 이송 플립(130)은 회전 축을 중심으로 180도 또는 360도 회전할 수 있으며, 다이 이송 플립(130)이 회전하며 헤드(150)로 다이(3)를 전달함으로써, 다이(3)의 접속 단자인 범프를 반전시킬 수 있다. 다이(3)가 웨이퍼(5)에 배치된 상태에서는 다이(3)의 범프가 상단을 향할 수 있고, 다이 이송 플립(130)이 다이(3)를 픽업하고 180도 회전함으로써 다이(3)의 범프는 하단을 향하게 하여, 범프가 반전되어 헤드(150)로 전달될 수 있다. 다이 이송 플립(130)의 상세한 구조는 도 7을 참고하여 상세히 설명한다,
헤드(150)는 본딩 헤드(150)일 수 있으며, 다이(3)를 흡착하여 이송시켜 기판(7) 상에 본딩시킬 수 있다. 또 다른 실시예의 헤드(150)는 다이(3)를 기판(7) 상에 본딩된 다이(3) 위로 적층 시킬 수 있다. 헤드(150)는 수직 방향 및/또는 수평 방향(또는, 좌우 방향, X 축 방향, Y축 방향, X-Y 축 방향)으로 이동할 수 있다. 헤드(150)는 다이 이송 플립(130)으로부터 다이(3)를 전달받아 본딩 스테이지(170)의 상부로 이송시키고, 헤드(150)는 수직 방향으로 다이(3)를 이송시키고 기판(7) 상에 다이(3)를 본딩시킬 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 헤드(150)가 다이(3)를 흡착하는 방식은 열 또는 압력에 의할 수 있으며, 헤드(150)의 상세한 구조는 도 3을 참고하여 상세히 설명한다,
본딩 스테이지(170)는 상단에 기판(7)을 배치할 수 있으며, 헤드(150)가 다이(3)를 기판(7)에 본딩하도록 지지할 수 있다. 헤드(150)와 본딩 스테이지(170)의 본딩 방식은 다양할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 플립 칩 본더(100)는 히터(117)를 포함하고, 히터(117)가 다이(3)의 범프에 도포된 납 또는 접착 물질을 녹이며 기판(7)과 다이(3)를 압착시켜 본딩할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 플립 칩 본더(100)는 레이저 장치(미도시)를 포함하여, 레이저 장치(미도시)는 짧은 시간에 타깃 부위의 납 또는 접착 물질을 녹이며 기판(7)과 다이(3)를 압착시켜 본딩할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 본딩 스테이지(170)는 본딩 스테이지(170)는 본딩이 완료된 기판(7)을 기판 반출부(미도시)로 이동시켜 기판(7)을 반출하고, 기판 공급부(미도시)로부터 새로운 기판(7)을 제공받아 기판(7)에 다이(3)가 본딩될 준비를 할 수 있다. 본딩 스테이지(170)의 상세한 구조는 도 3을 참고하여 상세히 설명한다,
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참고하면, 일 실시예의 플립 칩 본더(100)는 조립부(101), 프로세서(105), 이송 장치(120) 및 평행 조절 장치(110)를 포함할 수 있다.
조립부(101)는 도 1에서 상술한 다이 이송 플립(130), 헤드(150), 본딩 스테이지(170)를 포함할 수 있으며, 프로세서(105)는 이송 장치(120)와 평행 조절 장치(110)를 제어하여 조립부(101)의 구동을 제어하며, 다이(3)를 이송하고 다이(3)와 기판(7)을 본딩시킬 수 있다.
프로세서(105)는 플립 칩 본더(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(105)는 RAM, ROM, 그래픽 처리부, 메인 CPU, 제1 내지 n 인터페이스, 버스 등을 포함할 수 있다.
프로세서(105)는 사용자 명령이 수신되면 입력된 신호를 기초로 하여, 이송 장치(120)와 평행 조절 장치(110)를 동작시키며 다이(3)의 본딩 과정을 단계별로 수행할 수 있다.
플립 칩 본더(100)가 동작하는 동안 프로세서(105)는 센서(미도시)를 통해 플립 칩 본더(100)의 동작 상태를 감지하고, 이를 기초로 프로세서(105)는 플립 칩 본더(100)의 동작을 피드백하거나, 진단 정보를 획득하여 출력장치를 통하여 표시할 수 있다.
프로세서(105)는 메모리에는 플립 칩 본더(100)의 동작에 필요한 각종 명령어(instruction), 프로그램 또는 데이터가 저장될 수 있다. 메모리에는 센서부에 의해 획득된 정보, 외부 전자 장치로부터 수신된 데이터가 저장될 수 있다.
프로세서(105)는 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행 가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램으로 구현될 수 있다. 알고리즘을 포함하는 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다. 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 방법을 수행하기 위한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이송 장치(120)는 조립부(101)를 수직 방향 및/또는 수평 방향으로 이동시킬 수 있으며, 또는 조립부(101)를 회전시킬 수 있다. 그러므로 이송 장치(120)에 의하여 조립부(101)에 결합된 다이(3)는 이송 및/또는 반전될 수 있다.
이송 장치(120)는 제1 내지 제3 이송 장치(121, 122, 123) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 이송 장치(121)는 헤드(150)를 이동시킬 수 있고, 제2 이송 장치(121)는 본딩 스테이지(170)를 이동시킬 수 있으며, 제3 이송 장치(121)는 다이 이송 플립(130)을 이동시킬 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 조립부(101)의 구성 중 적어도 하나는 이동하지 않고 위치가 고정될 수 있으며, 또는 조립부(101) 각각이 제1 내지 제3 이송 장치(121, 122, 123)에 의하여 이동할 수 있다.
평행 조절 장치(110)는 다이(3)와 기판(7)의 평행을 맞추거나, 또는 다이(3)와 기판(7)을 본딩하기 위한 장치를 통칭하는 용어로서, 설명의 편의를 위하여 플립 칩 본더(100)의 구성 장치들을 그룹화한 용어이며, 실제 구현 시에는 각각의 구성 장치가 개별적으로 구현될 수 있다.
평행 조절 장치(110)는 유격 조절 장치(111), 압력 제어 장치(113), 진공관(114), 보이스 코일 모터(115), 히터(117), 서모커플(118), 온도 조절 장치(119) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
평행 조절 장치(110)의 개별적인 구성은 프로세서(105)에 의하여 제어될 수 있으며, 각각의 구성은 복수로 존재할 수 있고, 조립부(101) 또는 플립 칩 본더(100)의 본체(미도시)에 배치될 수 있다. 이하에서는 평행 조절 장치(110)의 개별 구성의 용어와 역할을 설명하고, 구체적인 동작은 도 4 이하를 참고하여 상세히 설명한다.
유격 조절 장치(111)는 조정부(133, 153, 173) 및 고정부(131, 151, 171) 사이에 유격(A, 도 4 참조)을 발생시킬 수 있다. 유격 조절 장치(111)는 조정부(133, 153, 173)가 접하는 고정부(131, 151, 171) 하단으로 기설정된 압력의 공기를 분사하여, 조정부(133, 153, 173)가 유격을 갖고 부유하도록 밀어낼 수 있다. 일 실시예의 고정부(131, 151, 171)의 하단에는 유격 조절 장치(111)에서 분사되는 공기가 통과하는 복수의 홀을 포함하는 다공판이 마련되어, 조정부(133, 153, 173)의 전체 면적에 고르게 공기압을 분사할 수 있다.
압력 제어 장치(113)는 조립부(101)와 다이(3)가 접하는 툴(tool)(137, 157, 177)에 다이(3)가 흡착되도록 툴(137, 157, 177)의 끝단의 압력을 제어할 수 있다. 압력 제어 장치(113)는 플립 칩 본더(100)의 본체(미도시)에 마련될 수 있으며, 또는 조립부(101)의 조정부(133, 153, 173)에 마련될 수 있다. 조립부(101)는 압력 제어 장치(113)로부터 툴(137, 157, 177)의 끝단으로 연결되는 진공관(114)을 포함하여, 툴(137, 157, 177)의 끝단에 다이(3)를 흡착시킬 수 있다. 진공관(114)은 툴(137, 157, 177)의 중심부에 배치되는 구조일 수 있으며, 또는 복수의 진공관(114)이 툴(137, 157, 177)에 고르게 배치되는 구조일 수 있다.
보이스 코일 모터(115)는 조립부(101)의 툴(137, 157, 177)의 이동을 미세하게 제어할 수 있다. 보이스 코일 모터(115)는 영구 자석을 포함하는 선형 모터로, 보이스 코일에 흐르는 전류에 의하여 미세하게 이동하여, 조립부(101)의 툴(137, 157, 177)의 이동을 제어할 수 있다. 특히, 일 실시예에 의하면, 다이 이송 플립(130)은 웨이퍼(5)로부터 복수의 다이(3) 중 특정 다이(3)를 선택적으로 픽업해야 하므로, 미세한 동작 제어가 요구될 수 있다. 그러므로 다이 이송 플립(130)은 보이스 코일 모터(115)를 포함하여 웨이퍼(5)에서 특정 다이(3)를 흡착하여 픽업할 수 있다.
히터(117)는 조립부(101)의 툴(137, 157, 177)을 가열하여, 다이(3)가 포함하는 접착 물질을 용융시키고, 다이(3)와 기판(7)을 본딩할 수 있다. 히터(117)는 헤드(150) 및/또는 본딩 스테이지(170)의 툴(137, 157, 177)에 인접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 조립부(101)는 히터(117)로부터 툴(137, 157, 177)의 반대 방향으로 단열재를 포함할 수 있다. 히터(117)의 가열 온도는 접착 물질의 종류에 따라 다양할 수 있으며, 일 실시예의 히터(117)는 열전 소자로 이루어져, 다이(3)를 가열하여 본딩 후, 냉각시킬 수 있다. 히터(117)를 포함하는 실시예에서는, 히터(117)에 의한 결로를 방지하기 위한 수단를 더 포함할 수 있다.
서모커플(Thermocouple)(118)은 조립부(101)의 고정부(131, 151, 171)와 조정부(133, 153, 173)의 온도 차이를 센싱할 수 있다. 서모커플(118)은 두 금속의 접합 면에 온도 차이가 발생하면 금속 사이로 전류를 흘려보내는 센서로서, 서모커플(118)의 전류 값에 기초하여 고정부(131, 151, 171)와 조정부(133, 153, 173)의 접점에서의 온도 차이를 센싱할 수 있다. 프로세서(105)는 서모커플(118)의 감지 결과에 기초하여 온도 조절 장치(119)를 제어할 수 있다.
온도 조절 장치(119)는 조정부(133, 153, 173)의 온도를 제어할 수 있다. 상세히는, 조립부(101)는 히터(117)에 의하여 조정부(133, 153, 173)가 가열될 수 있고, 조정부(133, 153, 173)의 온도가 상승함에 따라 고정부(131, 151, 171) 사이의 유격 형성에 영향을 줄 수 있고, 결로가 발생할 수 있다. 일 실시예의 온도 조절 장치(119)는 공기를 순환시키는 모터와 팬, 공기를 배출하는 노즐을 포함할 수 있으며, 또 다른 실시예의 온도 조절 장치(119)는 열전 소자를 이용하여 온도를 일정 수준으로 유지시킬 수 있다. 그러므로 온도 조정 장치는 조정부(133, 153, 173)의 온도를 조절하여 유격 조절 장치(111)가 유격을 제어하는 데에 도움을 줄 수 있다.
플립 칩 본더(100)의 구조는 이에 한정되지 아니하고 다양한 구조를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 플립 칩 본더(100)는 본체(미도시)를 포함할 수 있으며, 다이 공급부(미도시), 다이 세정 장치(미도시), 플립 칩 본더(100)의 구동 상황을 센싱하는 센서(미도시) 및/또는 입출력 장치(미도시) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)의 헤드(150)의 단면도이다.
도 3을 참고하면, 일 실시예의 헤드(150)는 고정부(151), 조정부(153) 및 헤드 툴(157)을 포함할 수 있다.
고정부(151)는 하단이 오목한 구조를 가질 수 있으며, 헤드(150)의 조정부(153)에 비하여 상대적으로 고정된 영역을 지칭할 수 있다. 보다 상세하게는, 헤드(150)의 고정부(151) 및 조정부(153)는 제1 이송 장치(121)에 의하여 수직 방향 및/또는 수평 방향으로 이동할 수 있으며, 이 중 헤드(150)의 조정부(153)는 고정부(151)와 슬라이딩 가능하며 고정부(151)로부터 유격(A, 도 4 참조)에 의하여 부유할 수 있다.
조정부(153)는 고정부(151)의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지며, 고정부(151)의 하단에 슬라이딩 가능하도록 연결될 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 조정부(153)는 슬라이딩되며 헤드 툴(157)의 하면의 각도를 조절할 수 있다.
고정부(151)의 하단에는 유격 조절 장치(111)로부터 분사되는 공기가 통과하는 복수의 홀을 포함하는 다공판이 마련될 수 있다. 유격 조절 장치(111)는 다공판을 통하여 고정부(151)와 조정부(153)의 접합 면으로 고르게 공기를 분사하여 유격을 발생시킬 수 있으며, 이후 평행을 조정하는 단계에서도 접합 면으로 고르게 분사압을 제거할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 조정부(153)가 슬라이딩 되며 조절 가능한 각도는 1도 내지 2도 내외의 미세한 각도 일 수 있으며, 유격 조절 장치(111)에 의하여 발생하는 유격은 밀리미터 또는 마이크로미터 단위의 미세한 유격일 수 있다.
조정부(153)는 제1 영역(155)과 제2 영역(154)을 포함할 수 있다. 제1 영역(155)은 조정부(153)와 헤드 툴(157)이 결합되는 영역일 수 있고, 제2 영역(154)은 조정부(153)와 고정부(151)가 결합되는 영역일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 헤드 툴(157)은 히터(117)를 포함하며, 제1 영역(155)은 단열재로 이루어질 수 있다. 이 경우, 헤드 툴(157)의 히터(117)가 구동되는 경우 조정부(153)의 제2 영역(154) 및 고정부(151)의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 본 개시의 유격 조절 장치(111)는 공기를 분사하여 유격을 발생시키므로, 온도 변화는 기체의 압력에 영향을 줄 수 있기에, 제1 영역(155)이 단열재로 이루어져 열전달을 차단함으로써, 유격 조절 장치(111)의 유격 제어에 도움을 줄 수 있다.
일 실시예에 의하면, 헤드 툴(157)은 히터(117)를 포함하며, 제2 영역(154)은 서모커플(118) 및/또는 온도 조절 장치(119)를 포함할 수 있다. 이 경우, 서모커플(118)은 히터(117)에 의하여 조정부(153)의 제2 영역(154)에 온도 변화를 센싱하여 프로세서(105)로 전달하고, 프로세서(105)는 서모커플(118)의 감지값에 기초하여 온도 조절 장치(119)를 제어하여 조정부(153)의 온도를 제어할 수 있다. 서모커플(118)과 온도 조절 장치(119)는 고정부(151)와 조정부(153)의 온도를 제어함으로써, 온도 변화에 의한 기체의 압력 변화를 방지하고, 유격 조절 장치(111)의 유격 제어에 도움을 줄 수 있다.
그러므로 본 개시의 일 실시예에 따른 단열재, 서모커플(118), 온도 조절 장치(119) 중 적어도 하나를 포함하는 플립 칩 본더(100)는, 조정부(153)의 온도 변화를 제어하여 유격 조절 장치(111)의 유격 제어에 도움을 줄 수 있다.
헤드 툴(157)은 조정부(153)에 결합되어 다이(3)를 흡착할 수 있다. 헤드 툴(157)의 끝단은 평평할 수 있으며, 또는 다이(3)의 구조에 대응하는 구조를 가져 다이(3)를 수용할 수 있다. 헤드 툴(157)은 다이(3)가 기판(7)에 본딩되도록 가열하는 히터(117)를 포함할 수 있다. 일 실시예의 압력 제어 장치(113)는 조정부(153), 바람직하게는 조정부(153)의 제2 영역(154)에 배치되고, 헤드 툴(157)에는 진공관(114)이 배치하며, 헤드 툴(157)의 끝단에는 압력 제어 장치(113)의 진공관(114) 개구가 배치될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)의 동작을 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)는 헤드 툴(157)과 본딩 스테이지(170)의 평행을 맞출 수 있다.
고정부(151)와 조정부(153)는 연결 부재(152)를 통하여 연결될 수 있다. 일 실시예의 연결 부재(152)는, 도면에 도시된 바와 같이, 고정부(151)와 조정부(153)의 접합면의 중심 영역에 배치될 수 있으며, 또는 복수의 연결 부재(152)가 접합면 또는 측면부에 배치될 수 있다.
예를 들면, 일 실시예의 플립 칩 본더(100)의 조정부(153)는, 조정부(153) 상부로 연장되는 연결 부재(152)를 포함하고, 연결 부재(152)는 고정부(151)의 하면에 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 고정부(151)는 연결 부재(152)를 수용하며 연결 부재(152)의 면적보다 넓은 면적을 갖는 수용 홀(미도시)을 포함하여, 연결 부재(152)는 수용 홀(미도시) 내에서 수평 방향으로 이동 가능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연결 부재(152)는 인장력을 갖는 부재 또는 탄성 부재를 포함하여 고정부(151)와 조정부(153)를 연결할 수 있다. 유격 조절 장치(111)는 기설정된 수치 이상의 압력으로 공기를 분사하여 조정부(153)를 밀어내며, 고정부(151)와 조정부(153) 사이에 유격(A)을 발생시킬 수 있다. 그리고, 유격 조절 장치(111)가 공기 분사를 줄이거나 중단하면, 연결 부재의 인장력에 의하여 고정부(151)와 조정부(153)의 유격(A)이 제거될 수 있다.
일 실시예는 플립 칩 본더(100)는, 도 4의 좌측으로부터 우측으로 도시된 동작으로 구동하며, 본딩 스테이지(170)의 상면을 기준으로 헤드 툴(157)의 평행을 맞추는 과정을 포함할 수 있으며, 또 다른 실시예는 도 6 및 도 8을 참고로 상세히 후술한다.
플립 칩 본더(100)는, 다이(3)를 기판(7)에 융착하는 단계에서 다이(3)와 기판(7)의 접합 표면이 평행하지 않는 경우, 기판(7) 상의 복수의 다이(3) 사이의 간격이 일정하지 않을 수 있으며, 요구되는 다이(3)를 모두 실장 하지 못할 수 있고, 결과적으로 불량품이 발생할 수 있다. 그러므로 플립 칩 본더(100)는 기판(7)과 다이(3)의 접합 표면을 평행하게 융착하기 위하여 헤드(150)의 헤드 툴(157)과 본딩 스테이지(170)의 평행을 자동으로 유지할 수 있는 평행 조정 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예의 플립 칩 본더(100)는, 헤드 툴(157)과 본딩 스테이지(170)의 평행이 유지되지 않는 상황에서, 또는 다이(3)를 융착하는 과정 중 일정 구간마다 반복하며, 헤드 툴(157)과 본딩 스테이지(170)을 맞추는 단계를 포함할 수 있다.
제1 이송 장치(121)는 다이(3)가 흡착되지 않은 헤드(150)를 본딩 스테이지(170)의 상부로 이동할 수 있으며, 바람직하게는, 헤드 툴(157)과 본딩 스테이지(170)는 기설정된 간격만큼 이격될 수 있다. 그리고, 유격 조절 장치(111)는 기설정된 압력으로 공기를 분사하여 조정부(153)를 밀어내고, 조정부(153)와 고정부(151)의 접합 면에 유격(A)을 발생시킬 수 있다.
제1 이송 장치(121)는 헤드 툴(157)의 적어도 일부가 본딩 스테이지(170)에 접하도록 헤드(150)의 고정부(151)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 그리고, 제1 이송 장치(121)는 헤드(150)의 고정부(151)를 미세하게 수직 방향으로 밀어내며 조정부(153)가 슬라이딩 되도록 유도하고, 유격 조절 장치(111)는 공기압 분사를 감소시키며 고정부(151)와 조정부(153) 사이의 유격(A)을 제거할 수 있다.
본 개시의 플립 칩 본더(100)는 조정부(153)가 고정부(151)의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가짐으로써, 조정부(153)가 슬라이딩되며 헤드 툴(157)의 하면의 각도가 변경되고 본딩 스테이지(170)의 상면과의 각도를 평행하게 조절할 수 있다. 그리고, 조정부(153) 및 헤드 툴(157)은 고정부(151)로부터 부유 된 상태이므로, 헤드 툴(157)의 적어도 일부가 본딩 스테이지(170)를 밀어내며 헤드 툴(157)이 받는 힘은 조정부(153)와 고정부(151)의 접합면 전면에 균일하게 분산시킬 수 있다.
조정부(153)와 고정부(151) 사이의 유격(A)이 완전히 제거되면, 플립 칩 본더(100)는 헤드 툴(157)의 하면과 본딩 스테이지(170)의 상면의 평행을 맞출 수 있다. 그리고 플립 칩 본더(100)는 평행을 유지하기 위하여 조정부(153)가 더 이상 슬라이딩 되지 않도록 조정부(153)의 위치를 고정시킬 수 있다.
즉, 본 개시의 플립 칩 본더(100)는, 접합면의 오목하게 만곡된 구조를 통하여 슬라이딩 가능한 조정부(153)와, 조정부(153)와 고정부(151) 사이에 유격(A)을 발생 및 제거시킬 수 있는 유격 조절 장치(111)를 포함하여, 자동으로 헤드 툴(157)과 본딩 스테이지(170)의 평행을 맞출 수 있으며, 평행을 맞추는 과정에서 헤드(150) 및 본딩 스테이지(170)로 가해지는 힘을 최소화시켜 내구성과 안정성을 유지할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)의 본딩 스테이지(170)의 단면도이다.
도 5를 참고하면, 일 실시예의 본딩 스테이지(170)는 고정부(171), 조정부(173) 및 본딩 스테이지 툴(177)을 포함할 수 있다.
고정부(171)는 상단이 오목한 구조를 가질 수 있으며, 본딩 스테이지(170)의 조정부(173)에 비하여 상대적으로 고정된 영역을 지칭할 수 있다. 보다 상세하게는, 본딩 스테이지(170)의 고정부(171) 및 조정부(173)는 제2 이송 장치(121)에 의하여 수직 방향 및/또는 수평 방향으로 이동할 수 있으며, 이 중 본딩 스테이지(170)의 조정부(173)는 고정부(171)와 슬라이딩 가능하며 고정부(171)로부터 유격(A)에 의하여 부유할 수 있다.
조정부(173)는 고정부(171)의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지며, 고정부(171)의 하단에 슬라이딩 가능하도록 연결될 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 조정부(173)는 슬라이딩되며 본딩 스테이지 툴(177)의 상면의 각도를 조절할 수 있다.
고정부(171)의 상단에는 유격 조절 장치(111)로부터 분사되는 공기가 통과하는 복수의 홀을 포함하는 다공판이 마련될 수 있다. 유격 조절 장치(111)는 다공판을 통하여 고정부(171)와 조정부(173)의 접합면으로 고르게 공기를 분사하여 유격을 발생시킬 수 있으며, 이후 평행을 조정하는 단계에서도 접합면으로 고르게 분사압을 제거할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 고정부(171)와 조정부(173)는 연결 부재를 통하여 연결될 수 있다.
예를 들면, 일 실시예의 플립 칩 본더(100)의 조정부(173)는 조정부(173) 하부로 연장되는 연결 부재를 포함하고, 고정부(171)는 연결 부재를 수용하며 연결 부재의 면적보다 넓은 면적을 갖는 수용 홀을 포함하여, 연결 부재는 수용 홀 내에서 수평 방향으로 이동 가능할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 부재는 인장력을 갖는 부재 또는 탄성 부재를 포함하여 고정부(171)와 조정부(173)를 연결할 수 있다.
유격 조절 장치(111)는 기설정된 수치 이상의 압력으로 공기를 분사하여 조정부(173)를 밀어내며, 고정부(171)와 조정부(173) 사이에 유격을 발생시킬 수 있다. 그리고 유격 조절 장치(111)가 공기 분사를 줄이거나 중단하면, 조정부(173)의 자중에 의하여, 또는 연결 부재의 인장력에 의하여, 고정부(171)와 조정부(173)의 유격이 제거될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 조정부(173)가 슬라이딩 되며 조절 가능한 각도는 1도 내지 2도 내외의 미세한 각도 일 수 있으며, 유격 조절 장치(111)에 의하여 발생하는 유격은 밀리미터 또는 마이크로미터 단위의 미세한 유격일 수 있다.
조정부(173)는 제1 영역(175)과 제2 영역(174)을 포함할 수 있다. 제1 영역(175)은 조정부(173)와 본딩 스테이지 툴(177)이 결합되는 영역일 수 있고, 제2 영역(174)은 조정부(173)와 고정부(171)가 결합되는 영역일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제1 영역(175)은 본딩 스테이지 툴(177)을 가열하는 히터(117)를 포함하며, 본딩 스테이지 툴(177)을 고정시킬 수 있다. 제1 영역(175)의 상단은 본딩 스테이지 툴(177)의 하단에 접합하며 본딩 스테이지 툴(177)을 가열하고, 본딩 스테이지 툴(177)은 상단에 배치되는 기판(7)의 접합 부위를 가열하여, 기판(7)에 다이(3)를 융착시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제2 영역(174)은 단열재로 이루어질 수 있다. 이 경우, 본딩 스테이지 툴(177)의 히터(117)가 구동되는 경우 조정부(173) 및 고정부(171)의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 본 개시의 유격 조절 장치(111)는 공기를 분사하여 유격을 발생시키므로, 온도 변화는 기체의 압력에 영향을 줄 수 있기에, 제2 영역(174)이 단열재로 이루어져 열전달을 차단함으로써, 유격 조절 장치(111)의 유격 제어에 도움을 줄 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제2 영역(174)은 서모커플(118) 및/또는 온도 조절 장치(119)를 포함할 수 있다. 이 경우, 서모커플(118)은 히터(117)에 의하여 조정부(173)의 제2 영역(174)에 온도 변화를 센싱하여 프로세서(105)로 전달하고, 프로세서(105)는 서모커플(118)의 감지값에 기초하여 온도 조절 장치(119)를 제어하여 조정부(173)의 온도를 제어할 수 있다. 서모커플(118)과 온도 조절 장치(119)는 고정부(171)와 조정부(173)의 온도를 제어함으로써, 온도 변화에 의한 기체의 압력 변화를 방지하고, 유격 조절 장치(111)의 유격 제어에 도움을 줄 수 있다.
그러므로 본 개시의 일 실시예에 따른 단열재, 서모커플(118), 온도 조절 장치(119) 중 적어도 하나를 포함하는 플립 칩 본더(100)는, 조정부(173)의 온도 변화를 제어하여 유격 조절 장치(111)의 유격 제어에 도움을 줄 수 있다.
본딩 스테이지 툴(177)은 조정부(173)에 결합되어 기판(7)을 지지할 수 있다. 본딩 스테이지 툴(177)의 끝단은 평평할 수 있으며, 또는 다이(3)의 구조에 대응하는 구조를 가져 다이(3)를 수용할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)의 동작을 도시한 도면이다.
도 6을 참고하면, 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)는 본딩 스테이지 툴(177)과 헤드(150)의 평행을 맞출 수 있다.
고정부(171)와 조정부(173)는 연결 부재(172)를 통하여 연결될 수 있다. 일 실시예의 연결 부재(172)는, 도면에 도시된 바와 같이, 고정부(171)와 조정부(173)의 접합면의 중심 영역에 배치될 수 있으며, 또는 복수의 연결 부재(172)가 접합면 또는 측면부에 배치될 수 있다.
예를 들면, 일 실시예의 플립 칩 본더(100)의 조정부(173)는, 조정부(173) 하부로 연장되는 연결 부재(172)를 포함하고, 연결 부재(172)는 고정부(171)의 상면에 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 고정부(171)는 연결 부재(172)를 수용하며 연결 부재(172)의 면적보다 넓은 면적을 갖는 수용 홀(미도시)을 포함하여, 연결 부재(172)는 수용 홀(미도시) 내에서 수평 방향으로 이동 가능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연결 부재(172)는 인장력을 갖는 부재 또는 탄성 부재를 포함하여 고정부(171)와 조정부(173)를 연결할 수 있다. 유격 조절 장치(111)는 기설정된 수치 이상의 압력으로 공기를 분사하여 조정부(173)를 밀어내며, 고정부(171)와 조정부(173) 사이에 유격(A)을 발생시킬 수 있다. 그리고, 유격 조절 장치(111)가 공기 분사를 줄이거나 중단하면, 연결 부재의 인장력에 의하여 고정부(171)와 조정부(173)의 유격(A)이 제거될 수 있다.
일 실시예는 플립 칩 본더(100)는, 도 6의 좌측으로부터 우측으로 도시된 동작으로 구동하며, 헤드(150)의 하면을 기준으로 본딩 스테이지 툴(177) 상면의 평행을 맞추는 과정을 포함할 수 있다.
제1 이송 장치(121)는 다이(3)가 흡착되지 않은 헤드(150)를 본딩 스테이지(170)의 상부로 이동할 수 있으며, 바람직하게는, 본딩 스테이지 툴(177)과 헤드(150)는 기설정된 간격만큼 이격될 수 있다. 그리고, 유격 조절 장치(111)는 기설정된 압력으로 공기를 분사하여 조정부(173)를 밀어내고, 조정부(173)와 고정부(171)의 접합면에 유격(A)을 발생시킬 수 있다.
제1 이송 장치(121)는 본딩 스테이지 툴(177)의 적어도 일부가 헤드(150)에 접하도록 헤드(150)의 고정부(171)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 그리고, 제1 이송 장치(121)는 헤드(150)의 고정부(171)를 미세하게 수직 방향으로 밀어내며 본딩 스테이지(170)의 조정부(173)가 슬라이딩 되도록 유도하고, 유격 조절 장치(111)는 공기압 분사를 감소시키며 고정부(171)와 조정부(173) 사이의 유격(A)을 제거할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 또 다른 실시예의 플립 칩 본더(100)에 의한 평행을 맞추는 과정은 제2 이송 장치(121)가 본딩 스테이지(170)를 이동시키며 구현될 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 이송 장치(121)는 본딩 스테이지(170)가 다이(3)와 기설정된 간격만큼 이격되도록 다이(3)의 하부로 이동시키고, 제2 이송 장치(121)는 본딩 스테이지 툴(177)의 적어도 일부가 헤드(150)에 접하도록 본딩 스테이지(170)의 고정부(171)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 그리고, 제2 이송 장치(121)는 본딩 스테이지(170)의 고정부(171)를 미세하게 수직 방향으로 밀어내며 본딩 스테이지(170)의 조정부(173)가 슬라이딩 되도록 유도하고, 유격 조절 장치(111)는 공기압 분사를 감소시키며 고정부(171)와 조정부(173) 사이의 유격(A)을 제거할 수 있다.
본 개시의 플립 칩 본더(100)는 조정부(173)가 고정부(171)의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가짐으로써, 조정부(173)가 슬라이딩되며 본딩 스테이지 툴(177)의 상면의 각도가 변경되고 헤드(150) 하면과의 각도를 평행하게 조절할 수 있다. 그리고, 조정부(173) 및 본딩 스테이지 툴(177)은 고정부(171)로부터 부유 된 상태이므로, 본딩 스테이지 툴(177)의 적어도 일부가 헤드(150)를 밀어내며 본딩 스테이지 툴(177)이 받는 힘은 조정부(173)와 고정부(171)의 접합면 전면에 균일하게 분산시킬 수 있다.
조정부(173)와 고정부(171) 사이의 유격(A)이 완전히 제거되면, 플립 칩 본더(100)는 본딩 스테이지 툴(177)의 하면과 헤드(150)의 상면의 평행을 맞출 수 있다. 그리고 플립 칩 본더(100)는 평행을 유지하기 위하여 조정부(173)가 더 이상 슬라이딩 되지 않도록 조정부(173)의 위치를 고정시킬 수 있다.
즉, 본 개시의 플립 칩 본더(100)는, 접합면의 오목하게 만곡된 구조를 통하여 슬라이딩 가능한 조정부(173)와, 조정부(173)와 고정부(171) 사이에 유격(A)을 발생 및 제거시킬 수 있는 유격 조절 장치(111)를 포함하여, 자동으로 본딩 스테이지 툴(177)과 헤드(150)의 평행을 맞출 수 있으며, 평행을 맞추는 과정에서 본딩 스테이지(170) 및 헤드(150)로 가해지는 힘을 최소화시켜 내구성과 안정성을 유지할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)의 다이 이송 플립(130)의 단면도이다.
도 7을 참고하면, 일 실시예의 다이 이송 플립(130)은 고정부(131), 조정부(133), 지지부(135) 및 다이 이송 플립 툴(137)을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예의 플립 칩 본더(100)는, 다이 이송 플립(130)이 헤드(150)로 다이(3)를 전달하기 전 다이 이송 플립(130)과 헤드(150)의 평행을 자동으로 유지할 수 있는 평행 조정 단계를 포함할 수 있으며, 헤드(150)는 평행하게 전달받은 다이(3)를 기판(7)의 접합 표면에 평행하게 융착할 수 있다.
다이 이송 플립(130)은 180도 또는 360도 회전 가능할 수 있으며, 이하에서 설명하는 상하 방향은 다이 이송 플립(130)의 다이 이송 플립 툴(137)이 상부를 향하는 도 7의 상태를 기준으로 설명한다.
고정부(131)는 상단이 오목한 구조를 가질 수 있으며, 다이 이송 플립(130)의 조정부(133)에 비하여 상대적으로 고정된 영역을 지칭할 수 있다. 보다 상세하게는, 다이 이송 플립(130)의 고정부(131) 및 조정부(133)는 제3 이송 장치(121)에 의하여 수직 방향 및/또는 수평 방향으로 이동하거나 회전할 수 있으며, 이 중 다이 이송 플립(130)의 조정부(133)는 고정부(131)와 슬라이딩 가능하며 고정부(131)로부터 유격에 의하여 부유할 수 있다.
조정부(133)는 고정부(131)의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지며, 고정부(131)의 하단에 슬라이딩 가능하도록 연결될 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 조정부(133)는 슬라이딩되며 다이 이송 플립 툴(137)의 상면의 각도를 조절할 수 있다.
고정부(131)의 상단에는 유격 조절 장치(111)로부터 분사되는 공기가 통과하는 복수의 홀을 포함하는 다공판이 마련될 수 있다. 유격 조절 장치(111)는 다공판을 통하여 고정부(131)와 조정부(133)의 접합면으로 고르게 공기를 분사하여 유격을 발생시킬 수 있으며, 이후 평행을 조정하는 단계에서도 접합면으로 고르게 분사압을 제거할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 고정부(131)와 조정부(133)는 연결 부재를 통하여 연결될 수 있다.
예를 들면, 일 실시예의 플립 칩 본더(100)의 조정부(133)는 조정부(133) 하부로 연장되는 연결 부재를 포함하고, 고정부(131)는 연결 부재를 수용하며 연결 부재의 면적보다 넓은 면적을 갖는 수용 홀을 포함하여, 연결 부재는 수용 홀 내에서 수평 방향으로 이동 가능할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 부재는 인장력을 갖는 부재 또는 탄성 부재를 포함하여 고정부(131)와 조정부(133)를 연결할 수 있다.
유격 조절 장치(111)는 기설정된 수치 이상의 압력으로 공기를 분사하여 조정부(133)를 밀어내며, 고정부(131)와 조정부(133) 사이에 유격을 발생시킬 수 있다. 그리고 유격 조절 장치(111)가 공기 분사를 줄이거나 중단하면, 조정부(133)의 자중에 의하여, 또는 연결 부재의 인장력에 의하여, 고정부(131)와 조정부(133)의 유격이 제거될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 조정부(133)가 슬라이딩 되며 조절 가능한 각도는 1도 내지 2도 내외의 미세한 각도 일 수 있으며, 유격 조절 장치(111)에 의하여 발생하는 유격은 밀리미터 또는 마이크로미터 단위의 미세한 유격일 수 있다.
지지부(135)는 고정부(131)의 하단에 배치되어 고정부(131), 지지부(135), 다이 이송 플립 툴(137)을 지지할 수 있다. 지지부(135)는 회전축에 연결되어 회전할 수 있으며, 다이 이송 플립(130)을 회전시킬 수 있다. 지지부(135)는 보이스 코일 모터(115) 및/또는 압력 제어 장치(113)를 포함하여, 다이 이송 플립 툴(137)의 이동을 미세하게 조절하고, 끝단의 압력을 조절하여 다이(3)를 픽업할 수 있다.
다이 이송 플립 툴(137)은 조정부(133)에 결합되어 기판(7)을 지지할 수 있다. 다이 이송 플립 툴(137)의 끝단은 평평할 수 있으며, 또는 다이(3)의 구조에 대응하는 구조를 가져 다이(3)를 수용할 수 있다. 일 실시예의 압력 제어 장치(113)는 지지부(135)에 배치되고 다이 이송 플립 툴(137)에는 진공관(114)이 배치되어, 다이 이송 플립 툴(137)의 끝단에는 압력 제어 장치(113)의 진공관(114) 개구가 배치될 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)의 동작을 도시한 도면이다.
도 8을 참고하면, 일 실시예에 따른 플립 칩 본더(100)는 다이 이송 플립 툴(137)과 헤드(150)의 평행을 맞출 수 있다.
고정부(131)와 조정부(133)는 연결 부재(132)를 통하여 연결될 수 있다. 일 실시예의 연결 부재(132)는, 도면에 도시된 바와 같이, 고정부(131)와 조정부(133)의 접합면의 중심 영역에 배치될 수 있으며, 또는 복수의 연결 부재(132)가 접합면 또는 측면부에 배치될 수 있다.
예를 들면, 일 실시예의 플립 칩 본더(100)의 조정부(133)는, 조정부(133) 하부로 연장되는 연결 부재(132)를 포함하고, 연결 부재(132)는 고정부(131)의 상면에 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 고정부(131)는 연결 부재(132)를 수용하며 연결 부재(132)의 면적보다 넓은 면적을 갖는 수용 홀(미도시)을 포함하여, 연결 부재(132)는 수용 홀(미도시) 내에서 수평 방향으로 이동 가능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연결 부재(132)는 인장력을 갖는 부재 또는 탄성 부재를 포함하여 고정부(131)와 조정부(133)를 연결할 수 있다. 유격 조절 장치(111)는 기설정된 수치 이상의 압력으로 공기를 분사하여 조정부(133)를 밀어내며, 고정부(131)와 조정부(133) 사이에 유격(A)을 발생시킬 수 있다. 그리고, 유격 조절 장치(111)가 공기 분사를 줄이거나 중단하면, 연결 부재의 인장력에 의하여 고정부(131)와 조정부(133)의 유격(A)이 제거될 수 있다.
일 실시예는 플립 칩 본더(100)는, 도 8의 좌측으로부터 우측으로 도시된 동작으로 구동하며, 헤드(150)의 하면을 기준으로 다이 이송 플립 툴(137) 상면의 평행을 맞추는 과정을 포함할 수 있다.
제3 이송 장치(121)는 다이(3)가 흡착되지 않은 다이 이송 플립(130)을 헤드(150)의 하부로 이동할 수 있으며, 바람직하게는, 다이 이송 플립 툴(137)과 헤드(150)는 기설정된 간격만큼 이격될 수 있다. 그리고, 유격 조절 장치(111)는 기설정된 압력으로 공기를 분사하여 조정부(133)를 밀어내고, 조정부(133)와 고정부(131)의 접합면에 유격(A)을 발생시킬 수 있다.
제3 이송 장치(121)는 다이 이송 플립 툴(137)의 적어도 일부가 헤드(150)에 접하도록 다이 이송 플립(130)의 고정부(131)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 그리고 제3 이송 장치(121)는 헤드(150)의 고정부(131)를 미세하게 수직 방향으로 밀어내며 다이 이송 플립(130)의 조정부(133)가 슬라이딩 되도록 유도하고, 유격 조절 장치(111)는 공기압 분사를 감소시키며 고정부(131)와 조정부(133) 사이의 유격(A)을 제거할 수 있다.
본 개시의 플립 칩 본더(100)는 조정부(133)가 고정부(131)의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가짐으로써, 조정부(133)가 슬라이딩되며 다이 이송 플립 툴(137)이 수평 방향 및 수직 방향으로 움직이며 헤드(150)와의 각도를 조절할 수 있다. 그리고, 조정부(133) 및 다이 이송 플립 툴(137)은 고정부(131)로부터 부유 된 상태이므로, 다이 이송 플립 툴(137)의 적어도 일부가 헤드(150)를 밀어내며 다이 이송 플립 툴(137)이 받는 힘은 조정부(133)와 고정부(131)의 접합면 전면에 균일하게 분산시킬 수 있다.
조정부(133)와 고정부(131) 사이의 유격(A)이 완전히 제거되면, 플립 칩 본더(100)는 다이 이송 플립 툴(137)의 하면과 헤드(150)의 상면의 평행을 맞출 수 있다. 그리고 플립 칩 본더(100)는 평행을 유지하기 위하여 조정부(133)가 더 이상 슬라이딩 되지 않도록 조정부(133)의 위치를 고정시킬 수 있다.
즉, 본 개시의 플립 칩 본더(100)는, 접합면의 오목하게 만곡된 구조를 통하여 슬라이딩 가능한 조정부(133)와, 조정부(133)와 고정부(131) 사이에 유격(A)을 발생 및 제거시킬 수 있는 유격 조절 장치(111)를 포함하여, 자동으로 다이 이송 플립 툴(137)과 헤드(150)의 평행을 맞출 수 있으며, 평행을 맞추는 과정에서 다이 이송 플립(130) 및 헤드(150)로 가해지는 힘을 최소화시켜 내구성과 안정성을 유지할 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 본 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되서는 안될 것이다.
100 : 플립 칩 본더 120 : 이송 장치
130 : 다이 이송 플립 150 : 헤드
170 : 본딩 스테이지

Claims (19)

  1. 다이를 흡착하여 이송하는 헤드;
    상기 다이가 본딩되는 기판이 안착되는 본딩 스테이지; 및
    상기 헤드의 구동을 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
    상기 헤드는,
    하단이 오목한 구조를 가진 고정부;
    상기 고정부의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지며, 상기 고정부의 하단에 슬라이딩 가능하도록 연결되는 조정부;
    상기 조정부에 결합되어 상기 다이를 흡착하는 헤드 툴; 및
    상기 조정부의 위치를 조절하여, 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키는 유격 조절 장치;를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 헤드 툴의 적어도 일부가 상기 본딩 스테이지에 접한 상태에서, 상기 조정부가 슬라이딩되며 상기 고정부와 상기 조정부 사이의 유격이 제거되도록 유격 조절 장치를 제어하여, 상기 헤드 툴과 상기 본딩 스테이지의 평행을 맞추는, 플립 칩 본더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유격 조절 장치는,
    상기 고정부의 하단으로 기설정된 압력의 공기를 분사하여 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키며 상기 조정부의 위치를 조절하는, 플립 칩 본더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 유격 조절 장치로부터 분사되는 공기가 통과하는 다공판이 하단에 마련되는, 플립 칩 본더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헤드는,
    상기 헤드 툴에 상기 다이가 흡착되도록 상기 헤드 툴의 끝단의 압력을 제어하는 압력 제어 장치를 포함하는, 플립 칩 본더.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 압력 제어 장치는 상기 조정부에 마련되고,
    상기 헤드는,
    상기 압력 제어 장치로부터 상기 헤드 툴의 끝단으로 연결되는 진공관;을 포함하는, 플립 칩 본더.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 헤드 툴은,
    상기 다이가 상기 기판에 본딩되도록 가열하는 히터를 포함하는, 플립 칩 본더.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 헤드 툴과 결합되며 단열재로 이루어진 제1 영역; 및
    상기 제1 영역과 상기 고정부 사이에 배치되는 제2 영역;을 포함하는, 플립 칩 본더.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 영역은,
    상기 고정부와 상기 조정부의 온도 차이를 센싱하는 서모커플; 및
    상기 서모커플의 감지값에 기초하여 상기 조정부의 온도를 제어하는 온도 조절 장치;를 포함하는, 플립 칩 본더.
  9. 다이를 흡착하는 헤드;
    상기 다이가 본딩되는 기판이 안착되는 본딩 스테이지; 및
    상기 본딩 스테이지의 구동을 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
    상기 본딩 스테이지는,
    상단이 오목한 구조를 가진 고정부;
    상기 고정부의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지고, 상기 고정부의 상단에 슬라이딩 가능하도록 연결되는 조정부;
    상기 조정부에 결합되어 상기 기판이 안착되는 본딩 스테이지 툴; 및
    상기 조정부의 위치를 조절하여, 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키는 유격 조절 장치;를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 본딩 스테이지 툴의 적어도 일부가 상기 헤드에 접한 상태에서, 상기 조정부가 슬라이딩되며 상기 고정부와 상기 조정부 사이의 유격이 제거되도록 유격 조절 장치를 제어하여, 상기 본딩 스테이지 툴과 상기 헤드의 평행을 맞추는, 플립 칩 본더.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유격 조절 장치는,
    상기 고정부의 상단으로 기설정된 압력의 공기를 분사하여 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키며 상기 조정부의 위치를 조절하는, 플립 칩 본더.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 유격 조절 장치로부터 분사되는 공기가 통과하는 다공판이 상단에 마련되는, 플립 칩 본더.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 본딩 스테이지 툴과 결합되며 상기 본딩 스테이지 툴을 가열하는 히터를 포함하고 상기 본딩 스테이지 툴을 고정하는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역과 상기 고정부 사이에 배치되는 제2 영역;을 포함하는, 플립 칩 본더.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 영역은 단열재로 이루어져 상기 히터의 열 전달을 차단하는, 플립 칩 본더.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 영역은,
    상기 고정부와 상기 조정부의 온도 차이를 센싱하는 서모커플; 및
    상기 서모커플의 감지값에 기초하여 상기 조정부의 온도를 제어하는 온도 조절 장치;를 포함하는, 플립 칩 본더.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 헤드를 이동시키는 제1 이송 장치를 포함하여,
    상기 프로세서는, 상기 헤드가 이동하도록 상기 제1 이송 장치를 제어하여, 상기 헤드의 적어도 일부가 상기 본딩 스테이지 툴을 접하게 제어하는, 플립 칩 본더.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 본딩 스테이지를 이동시키는 제2 이송 장치를 포함하여,
    상기 프로세서는, 상기 본딩 스테이지가 이동하도록 상기 제2 이송 장치를 제어하여, 상기 본딩 스테이지 툴의 적어도 일부와 상기 헤드를 접하게 제어하는, 플립 칩 본더.
  17. 다이를 흡착하여 이송 또는 회전 시키는 다이 이송 플립;
    상기 다이를 상기 다이 이송 플립으로부터 전달받아 이송시키는 헤드; 및
    상기 다이 이송 플립의 구동을 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
    상기 다이 이송 플립은,
    상단이 오목한 구조를 가진 고정부;
    상기 고정부의 오목한 구조에 대향되는 볼록한 구조를 가지고, 상기 고정부의 상단에 슬라이딩 가능하도록 연결되는 조정부;
    상기 조정부에 결합되어 상기 다이를 흡착하는 다이 이송 플립 툴; 및
    상기 조정부의 위치를 조절하여, 상기 고정부와 상기 조정부 사이에 유격을 발생시키는 유격 조절 장치;를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 다이 이송 플립 툴의 적어도 일부가 상기 고정 헤드에 접한 상태에서, 상기 조정부가 슬라이딩되며 상기 고정부와 상기 조정부 사이의 유격이 제거되도록 유격 조절 장치를 제어하여, 상기 다이 이송 플립 툴과 상기 헤드의 평행을 맞추는, 플립 칩 본더.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 다이 이송 플립은,
    상기 헤드 다이 이송 플립 툴에 상기 다이가 흡착되도록 상기 다이 이송 플립 툴의 끝단의 압력을 제어하는 압력 제어 장치;를 포함하는, 플립 칩 본더.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 다이 이송 플립은,
    상기 다이 이송 플립 툴의 끝단이 상기 다이와 접하도록 미세하게 제어하는 보이스 코일 모터(voice coil motor);를 포함하는, 플립 칩 본더.
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