KR20220140185A - 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템 - Google Patents

하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템 Download PDF

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Abstract

하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템이 개시된다. 개시된 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템은 증착공정 후에 적용되어 증착이 완료된 링프레임이 공급되고 링프레임의 PI필름에서 반도체칩을 분리하고 픽킹한 후 트레이에 적재하는 픽앤플레이스 시스템으로서, 테두리에 부착되는 PI필름과, 이 PI필름에 부착되어진 반도체칩이 구성된 링프레임을 고정거치하며, 상기 링프레임이 고정거치된 상태에서 PI필름으로부터 반도체칩의 분리작업이 이루어지도록 작업공간을 제공하는 작업테이블; 상기 작업테이블에 링프레임을 로딩시키고, 상기 작업테이블에서 작업이 완료되어 수거할 링프레임의 수거가 이루어지도록 하는 프레임 공급부; 상기 작업테이블의 하부에 배치되며, 상기 PI필름의 하면에 밀착된 상태에서 진공압을 형성하여 상기 PI필름을 아래로 당겨서 상기 반도체칩의 중앙부를 제외한 나머지 주변부에서 상기 PI필름이 분리되도록 하는 하이브리드 이젝터부; 상기 하이브리드 이젝터부에 의해 접촉면적이 감소된 반도체칩을흡착픽킹하여 이송시키는 흡착픽커를 구비한 칩이송부; 상기 칩이송부를 통해 반도체칩이 이송되어 적재되는 트레이를 구비한 오프로더부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템{Pick and place systems with hybrid ejector}
본 발명은 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스트 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증착공정 후 링프레임의 PI필름으로부터 반도체 칩을 보다 효율적으로 분리되도록 하여 용이한 흡착픽킹이 이루어지도록 한 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템에 관한 것이다.
근래 들어 5G 통신 휴대폰,노트북등 모바일 기기 시장의 폭발적 증가에 맞물려 기기의 크기와 무게를 현저히 줄이기 위한 다양한 방법들이 요구되는 바, 한 일환으로 반도체 칩의 소형화 및 PCB에 실장 되는 반도체 칩간의 간격을 최대한 줄이는 방법 등이 주를 이룬다.
이때 칩 간의 간격을 가깝게 배치하다 보니 칩을 통해 흐르는 전류 및 신호 등에 의해 상호 전파 간섭을 일으켜 기기의 오동작 또는 동작 불능 등의 제품 불량을 유발하게 된다. 이를 방지하기 위한 대표적인 방법으로 칩의 실장 되는 면을 제외하고 진공 환경에서 얇은 금속 박판(Cu,Au,AG)을 증착 하는 즉 쉴드처리(EMI쉴딩 또는 Sputtering)공정 즉, 증착공정을 진행하게 된다.
증착공정은 반도체패키지의 단자가 구비된 하면을 제외한 상면과 4개의 측면에 수행되어야 하므로 반도체 칩들(반도체 패키지)이 서로 밀집된 상태로 증착공정을 수행하지 않고, 반도체패키지 측면의 증착이 용이하도록 쏘잉공정을 통해 반도체 칩들을 개별화한 후 반도체칩 간의 이격거리를 확보한 상태에서 증착이 이루어지도록 하여야 한다 예를 들어서, 쏘잉에 의해 개별화된 반도체 칩들은 증착용 프레임 상에 소정간격으로 부착하여 적재되고, 개별화된 반도체 칩들이 소정간격으로 적재된 증착용 프레임이 증착장비에 투입되어 증착이 이루어지게 된다.
이때, 증착용 프레임은 중심부가 관통된 링프레임과, 이 링프레임의 관통된 중심을 커버하도록 부착고정되며 일면에 반도체 칩들이 소정간격으로 점착되도록 되는 PI(Polyimide)필름으로 구성될 수 있다.
즉, 증착공정은 PI필름표면에 반도체 칩을 접착하여 진공챔버 내에서 증착공정을 마칠 수 있게 되며, 이렇게 증착공정을 마친 후 픽앤플레이스 시스템(pick and place system)에서 트레이(tray), 튜브(tube), 테이프 릴(TAPE AND REEL)로 적재하기 위해 먼저 PI필름으로부터 칩을 떼어내는 분리작업이 선행되는데, 이때 해당 PI 필름의 강도와 접착성이 매우 강하여 전형적인 이젝팅(Ejecting)방식으로는 전혀 떼어지지 않아 이젝팅방식을 적용하는 것이 불가능하였다.
여기서 이젝팅타입의 칩분리는 증착공정 후 칩들을 트레이, 튜브 또는 테이프릴로 적재하는 증착 후 공정상의 픽앤플레이스 시스템에 적용되는 것이 아니라, 증착공정을 위해 쏘잉용프레임에 적재된 일체형 반도체칩을 쏘잉하여 개별화하고, 개별화된 반도체칩을 쏘잉용 프레임의 UV필름에서 떼어내어 증착용 프레임의 PI필름에 소정간격으로 소팅하기 위해 적용된 증착 준비 공정 상의 픽앤플레이스 시스템에 적용되는 것으로, UV LAMP 조사를 통해 UV 필름의 점착층이 경화되어 점착력이 약해지기 때문에 통상의 이젝터를 이용하여 개별화된 칩을 이젝터 핀으로 밀어주면서 UV 필름에서 쉽게 분리가 이루어져 반도체 칩의 픽킹(picking)이 용이하게 이루어질 수 있다.
하지만, 이러한 통상의 이젝터 핀 방식은 증착공정 후의 픽앤플레이스 시스템에 적용할 경우, PI필름의 강한 접착성으로 인해 도 1과 같이, 이젝터(10)의 핀(12)이 PI필름(t)에 부착된 반도체칩(c)을 밀어준다 하더라도 반도체 칩(c)의 하면 전체가 PI필름(t)에 그대로 부착된 상태를 유지하기 때문에 쉽게 흡착픽커(20)로 흡착되어 옮겨지지 못함으로써 반도체 칩(c)의 분리가 이루어지지 않게 되어, 증착공정 후의 픽앤플레이스 시스템에 이젝터를 적용하는 것은 실질적으로 불가능한 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 10-1719168호에는 픽앤플레이스 시스템에 탑재되는 디테칭피커모듈을 이용하여 반도체 패키지 등의 자재를 디테치하고 픽킹할 수 있도록 한 디테칭피커모듈을 포함하는 웨이퍼링 프레임방식용 픽앤플레이스 시스템이 개재된 바 있다.
등록특허 10-1719168호에 개시된 픽앤플레이스 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 프레스 툴(30)을 이용하여 반도체 칩의 주변의 필름을 강하게 짓눌러 필름과 칩 사이가 이격이 되면 픽커(31)로 흡착하여 떼어내는 방식으로 필름의 하부에는 좌측 하단의 무수히 많은 피라미트 형태의 돌기가 칩의 배열에 맞게 배치되어 프레싱 툴(30)이 상부에서 누를때 버티는 역할을 하여 칩의 이격이 이루어지게 된다.
하지만, 이러한 방식은 반도체 칩의 깨짐현상이 빈번하게 일어나고 증착막이 벗겨지는 등을 유발하게 되는 문제가 있으며, 아울러, 장비의 제작비가 높아서 다양한 종류와 크기의 칩 생산을 위해 툴의 제작비용이 상승하는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 10-1719168호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 증착공정 후에 적용되는 픽앤플레이스 시스템으로서, 링프레임의 PI필름으로부터 반도체 칩을 손상없이 보다 효율적으로 분리되도록 하여 용이한 픽킹이 이루어지도록 개선된 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 PI필름으로부터 반도체 칩을 분리하고 픽킹하여 이송 중 반도체 칩에서 파티클 등의 이물질을 집진하도록 파티클집진부를 구성하되, 반도체칩을 브러싱하면서 파티클집진이 이루어지도록 하여 집진효율을 높이고 보다 양질의 반도체칩을 생산하도록 개선된 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템를 제공하는데 다른 목적이 있다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함됨은 물론이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템은 증착공정 후에 적용되어 증착이 완료된 링프레임이 공급되고 링프레임의 PI필름에서 반도체칩을 분리하고 픽킹한 후 트레이에 적재하는 픽앤플레이스 시스템으로서, 테두리에 부착되는 PI필름과, 이 PI필름에 부착되어진 반도체칩이 구성된 링프레임을 고정거치하며, 상기 링프레임이 고정거치된 상태에서 PI필름으로부터 반도체칩의 분리작업이 이루어지도록 작업공간을 제공하는 작업테이블; 상기 작업테이블에 링프레임을 로딩시키고, 상기 작업테이블에서 작업이 완료되어 수거할 링프레임의 수거가 이루어지도록 하는 프레임 공급부; 상기 작업테이블의 하부에 배치되며, 상기 PI필름의 하면에 밀착된 상태에서 진공압을 형성하여 상기 PI필름을 아래로 당겨서 상기 반도체칩의 중앙부를 제외한 나머지 주변부에서 상기 PI필름이 분리되도록 하는 하이브리드 이젝터부; 상기 하이브리드 이젝터부에 의해 접촉면적이 감소된 반도체칩을흡착픽킹하여 이송시키는 흡착픽커를 구비한 칩이송부; 상기 칩이송부를 통해 반도체칩이 이송되어 적재되는 트레이를 구비한 오프로더부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하이브리드 이젝터부는 상단 둘레부에 PI필름의 하면과 밀착이 이루어지는 테두리 밀착부가 구성되고, 상기 테두리 밀착부의 내측으로 상기 PI필름을 진공압에 의해 아래로 이끌리는 형태로 변형시키기 위한 진공챔버가 형성되며, 이 지공챔버의 바닥에는 진공챔버내의 공기를 흡입하여 상기 진공챔버 내에 진공압을 형성시키는 공기흡입홀이 구성되며, 상기 진공챔버의 중심에는 상기 PI필름과 접촉된 상태로 상기 PI필름의 상면에 부착되어 있는 반도체칩의 중앙부만을 지지하는 칩지지핀이 돌출되게 구성될 수 있다.
상기 하이브리드 이젝터부는 상기 테두리 밀착부와 상기 칩지지핀이 상기 PI필름에 밀착된 상태에서, 상기 진공챔버에 형성된 진공압에 의해 상기 PI필름이 상기 반도체칩의 중앙부를 제외한 나머지 부분에서 이격되도록 하부로 휘어지는 형태변형이 이루어지게 함으로써 상기 반도체칩의 하면에 접촉되는 상기 PI필름의 접촉면적을 감소시키도록 구성될 수 있다.
상기 칩지지핀의 중심에는 승강동작에 따라 인입되거나 인출되도록 구성되어, 인출시 상기 반도체칩을 상승시키면서 상기 반도체칩과 PI필름의 접촉면적을 추가적으로 감소시키는 이젝터 승강핀이 더 구성될 수 있다.
상기 이송부에 의해 이송되는 반도체칩이 일시정지된 상태에서, 상기 반도체칩에서 파티클을 브러싱하여 분리하고 집진하여 제거하는 파티클 집진부를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 파티클 집진부는, 반도체칩이 삽입되어 수용되는 칩수용홀이 형성되고, 상기 칩수용홀의 내주면으로 브러시솔이 식모되도록 구성되며, 상하 진동을 수행하여 상기 반도체칩에서 파티클을 분리하도록 브러싱동작하는 브러시부; 상기 반도체칩의 하부에 밀착고정되어 상기 브러시부에 의한 브러싱작업시 상기 반도체칩의 고정하는 칩고정부; 상기 브러시부의 둘레를 감싸도록 구성되어, 상기 반도체칩에서 분리된 파티클을 흡입하여 집진하는 흡입후드;를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 작업테이블 상에 떨어지는 반도체칩을 흡입하여 회수하는 칩회수부를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기한 바에 따르면, 본 발명은 하이브리드 이젝터부를 이용하여 진공압을 통한 PI필름을 하방으로 당기는 변형을 일으켜 반도체칩의 중앙부만을 제외한 나머지 주변부에서 PI필름을 이격되게 분리해줌으로써, 픽커가 보다 적은 흡착력으로도 반도체칩을 보다 용이하고 안정적으로 픽킹할 수 있도록 해주기 때문에, 반도체칩의 손상이 전혀 없이 효과적인 칩분리작업을 진행할 수 있다.
아울러, 본 발명은 PI필름의 점착력에 따라 필요한 경우 칩지지핀에서 이젝터 승강핀 인출시켜 반도체칩을 밀어올려 줌으로써 반도체칩과 PI필름의 점착면적 감소를 추가수행할 수 있어 강한 접착력의 PI필름에서도 효율적인 칩분리작업이 진행될 수 있다.
또한, 본 발명은 반도체칩을 분리 및 픽킹하고 이송하는 과정에서, 순간 정지하고 브러싱동작을 통해 반도체칩에서 파티클을 분리하고, 분리된 파티클을 흡입하여 집진하는 파티클집진부가 더 구성됨으로써 보다 양질의 반도체칩 양산이 가능해지고 불량률을 현저히 줄일 수 있게 해주는 효과가 있다.
도 1은 종래 픽앤플레이스 시스템의 이젝터모듈의 동작상태를 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 갱 픽커(gang picker)를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템을 나타낸 개념도이고,
도 4는 본 발명의 픽 앤 플레이스 시스템의 일부구성을 나타낸 사시도이고,
도 5는 도 4의 구성을 다른 방향에서 바라본 상태를 나타낸 사시도이고,
도 6은 본 발명의 하이브리드 이젝터부를 개략적으로 나타낸 사시도이고,
도 7은 본 발명의 하이브리드 이젝터부의 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 파티클집진부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 칩회수부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성 요소들이 이 같은 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만, 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 픽 앤 플레이스 시스템은 증착공정을 마친 후, 증착용 링프레임(p)에 설치된 PI필름(t)으로부터 PI필름(T)에 부착되어 있는 증착완료된 반도체 칩(c)을 분리해내고 이송되어 트레이에 적재되도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템은, 링프레임(p)을 고정거치하는 작업테이블(100), 작업테이블(100)에 링프레임(p)을 로딩시키는 프레임 공급부(200), PI필름(t)의 하면에 밀착된 상태에서 진공압을 형성하여 PI필름(t)을 아래로 당겨서 반도체칩(c)의 중앙부를 제외한 나머지 주변부에서 PI필름(t)이 분리되도록 하는 하이브리드 이젝터부(300), 하이브리드 이젝터부(300)에 의해 접촉면적이 감소된 반도체칩(c)을 흡착픽킹하여 이송시키는 흡착픽커를 구비한 칩이송부(400), 칩이송부(400)를 통해 이송되는 반도체칩(c)을 트레이(510)에 적재하는 오프로더부(500)를 포함하도록 구성된다.
작업테이블(100)은 이송레일(110)에 의해 위치이동이 이루어지도록 구성되며, 구체적으로, 이송레일(110)의 일측부로 이동하여 프레임 공급부(200)로부터 링프레임(p)이 로딩되기 위한 로딩위치와, 이송레일(110)의 타측부로 이동하여 하부에 배치된 하이브리드 이젝터부(300)와 상부에 배치된 흡착픽커(412)에 의해 PI필름(t)에서 반도체칩(c)을 분리하고 픽킹(picking)이 이루어지도록 하는 분리 및 픽킹위치로 위치이동되도록 구성된다.
프레임공급부(200)는 작업테이블(100)이 로딩위치에 대기중인 상태에서 작업테이블(100) 상에 PI필름(t)에 반도체칩(c)이 부착되어 있는 링프레임(p)을 공급하여 고정거치시키도록 구성된다.
프레임공급부(200)는 로더(210), 거치레일(220), 인출그립부(225), 제1링픽커(230), 제2링픽커(240)를 포함하도록 구성된다.
로더(210)는 링프레임(p)이 적층형태로 적재된 카세트(212)가 장착되며, 이 카세트(212)의 승하강 동작이 이루어지도록 구성되며, 전방에서 인출그립부(225)에 의해 카세트(212)에 적재된 링프레임(p)의 인출이 이루어지도록 구성된다.
거치레일(220)은 한 쌍으로 구성되어 링프레임(p)의 올려져 거치가 이루어지도록 구성되며, 한 쌍의 거치레일(220)은 간격조절이 가능하도록 간격조절수단(222)에 의해 간격이 벌어지거나 링프레임(p)의 거치가 가능하게 간격이 좁아지는 동작이 가능하도록 구성된다. 이때, 간격조절수단(222)은 한 쌍의 거치레일(222)이 슬라이딩이동되는 이동안내레일(222a)과, 이 이동안내레일(222a)의 양측에 설치된 한 쌍의 풀리(222b)에 감겨 한 쌍의 풀리(222b)의 회전과 함께 회전되도록 구성되며 한 쌍의 거치레일(220)의 측단부가 각각 고정되도록 구성되어 회전방향에 따라 한 쌍의 거치레일(220)의 간격이 서로 벌어지거나 좁아지도록 하는 구동벨트(222c)와, 한 쌍의 풀리(222b) 중 하나의 풀리에 연결되어 풀리의 회전이 이루어지도록 하는 구동모터를 포함하도록 구성된다. 양측 풀리(222b)에 감겨 회전하는 구동벨트(222c)는 두 줄의 벨트가 나란히 배치된 형태가 되며, 이때, 하나의 거치레일(220)의 측부는 두 줄의 벨트 중 하나의 벨트에 물리도록 고정이 이루어지고, 나머지 하나의 거치레일(220)의 측부는 두줄의 벨트 중 나머지 벨트에 물리도록 고정이 이루어지는 것이며, 이에 따라, 고정벨트(222c)이 일방향으로 회전하면 한 쌍의 거치레일(220)이 간격이 좁아지고, 타방향으로 회전하면 한 쌍의 거치레일(220)이 서로 멀어지게 간격이 넓어지게 될 수 있다.
인출그립부(225)는 제1링픽커(230)의 일측부에 연결되도록 구성되어, 제2링픽커(230)의 위치제어와 연동하여 위치이동되도록 구성되며, 카세트(212)에 삽입되어 있는 링프레임(p)을 그립핑하여 후방으로 이동함으로써 카세트(212)에서 링프레임(p)을 인출하고, 한 쌍의 거치레일(220) 상에 그립핑을 해제하여 링프레임(p)을 한 쌍의 거치레일(220) 상에 배치시키도록 구성된다.
제1링픽커(230)는 한 쌍의 거치레일(220) 상에 올려진 링프레임(p)을 흡착피킹하여 작업테이블(100) 상에 올려 로딩하도록 구성되는 것으로, 제1링픽커(230)는 수직방향으로 이동이 이루어지도록 제1링이송로봇(232)에 의해 상하 수직이동가능하도록 구성된다.
제2링픽커(240)는 한 쌍의 거치레일(220) 상에 올려진 링프레임(p)을 흡착피킹하여 이동시키거나 작업테이블(100) 상에 올려져 있는 칩분리작업이 완료된 링프레임(p)을 흡착픽킹하여 위치이동시키도록 구성된다.
제2링픽커(240)는 전단부에 인출그립부(225)가 구성되며, 제2링이송로봇(242,244)에 연결되어 위치이동가능하도록 구성되어, 제2링픽커(240)와 인출그립부(225)가 동시에 연동하여 위치제어가능하도록 구성된다.
여기서 제2링이송로봇(242,244)은 제2링픽커(240)를 x,z축 방향으로 이동시키도록 도 3에 도시된 바와 같이 제2링픽커(240)를 거치레일(220) 측을 향하도록 전후 x 축 방향으로 이동시키는 전후이송부(242)와, 상하로 수직하게 z축방향으로 승강시키는 상하이송부(244)를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 프레임공급부(200)는 인출그립부(225)의 로더(210)의 카세트(212)로부터 링프레임(p)을 그립핑하여 인출하고 거치레일(220) 상에 올려 배치시킬 수 있으며, 제1링픽커(230)가 거치레일(220) 상의 링프레임(p)을 흡착픽킹하고 상부로 이동하여 대기한다.
이러한 상태에서, 반도체칩(c)의 분리작업이 완료되고, 작업테이블(110)의 링프레임(p)의 하부로 위치이동된 상태에서, 작업테이블(110) 상에 거치되어 있는 수거를 필요로 하는 링프레임(p)은 제2링픽커(240)가 하강하여 링프레임(p)을 흡착픽킹한 후 도 3과 같이 거치레일(220)로부터 후퇴하여 대기한다.
이후, 제1링픽커(230)는 작업테이블(110) 측으로 하강하여 픽킹되어 있는 링프레임(p)을 비어 있는 작업테이블(110) 상에 올려 거치시킴으로써, 링프레임(p)의 PI필름(t)에 대한 반도체칩(c)의 분리작업이 이루어지도록 링프레임(p)의 공급이 이루어지도록 하고, 제2링픽커(240)는 픽킹하고 있는 수거할 링프레임(p)을 한 쌍의 거치레일(220) 상에 올리고, 인출그립부(225)가 거치레일(220) 상에 올려진 수거할 링프레임(p)을 카세트(212)에 인입시켜 수거가 이루어지도록 할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 제1링픽커(230)와 제2링픽커(240)가 작업테이블(110) 상에 반도체칩(c)의 분리작업을 위한 링프레임(p)을 올려 공급하는 동작과 함께 작업테이블(110) 상에 올려져 있는 수거할 링프레임(p)을 수거하는 동작을 순차적으로 수행하게 하여 링프레임(p)의 공급과 수거가 보다 효율적으로 이루어지게 구성된다.
하이브리드 이젝터부(300)는 작업테이블(110)에 링프레임(p)이 고정거치된 상태에서 상부위치 즉 분리 및 픽킹위치로 위치된 상태에서, 작업테이블(110) 상에 거치된 링프레임(p)의 PI필름(t) 하면에 밀착된 상태로 진공압을 형성함으로써 PI필름(t)을 하방으로 휘어지도록 끌어 당겨 PI필름(t)을 반도체칩(c)의 하면에서 일부를 분리하여 접촉면적을 감소시키는 필름분리동작을 수행하여 칩픽커(412)에 의한 픽킹이 보다 용이하고 안정적으로 이루어지도록 구성된다.
하이브리드 이젝터부(300)는 승강로봇에 의해 상하 위치이동가능하도록 구성되며, 승강시 상단이 PI필름(t)의 하면에 밀착이 이루어지도록 구성될 수 있다.
도 3, 도 6을 참조하면, 하이브리드 이젝터부(300)는 상단 둘레부에 PI필름(t)의 하면과 밀착이 이루어지는 테두리 밀착부(310)가 구성되고, 테두리 밀착부(310)의 내측으로 진공챔버(312)가 형성되도록 구성되며, 이 진공챔버(312)의 바닥면에는 흡입모터(진공원)과 연결이 이루어져 진공챔버(312) 내의 공기를 흡입하여 진공챔버(312) 내를 진공상태가 되도록 하는 공기흡입홀(314)이 구성된다. 이때, 테두리밀착부(310)는 반도체칩(c)의 사이즈보다 큰 사이즈를 갖도록 구성되어, 반도체칩(c)의 외곽의 영역에서 PI필름(t)의 하면에 밀착이 이루어지도록 구성된다.
도 6에서 이젝터부(300)는 원형기둥형태로 이루어지는 것을 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사각형 기둥형태로 이루어지고, 이 형상에 대응되도록 진공챔버(312)도 사각형으로 형성될 수 있고, 테두리 밀착부(310)도 사각 테두리 형태로 이루어질 수 있다. 아울러, 사각형 기둥 이외에도 다양한 다각형 형태로 이루어질 수 있음은 물론이다.
하이브리드 이젝터부(300)는 진공챔버(312)의 중심에 상부로 돌출형성되어 PI필름(t)의 상단과 접촉된 상태로 PI필름(t)의 상면에 부착되어 있는 반도체칩(c)을 지지하는 칩지지핀(320)이 돌출형성된다. 이때, 칩지지핀(320)은 반도체칩(c)의 중앙부만을 지지하도록 구성된다.
하이브리드 이젝터부(300)는 PI필름(t)의 하면에 테두리 밀착부(310) 및 칩지지핀(320)이 밀착된 상태에서, 공기흡입홀(314)을 통해 진공챔버(312) 내의 공기를 빼내어 진공챔버(312) 내에 진공압을 형성시키고, 진공챔버(312) 내에 형성된 진공압에 의해 도 7과 같이 반도체칩(c)의 중앙부를 제외한 나머지 주변부과 부착되어 있는 PI필름(t)이 아래로 당겨져 형태변형됨으로써, 반도체칩(C)의 중앙부를 제외한 나머지 부분에서 PI 필름(t)의 분리가 이루어지게 된다. 이에 따라, 반도체칩(c)의 하면이 PI필름(t)과 점착되어 있는 접착면적이 감소되어 흡착픽커(412)에 의해 반도체칩(c)을 흡착픽킹하여 PI필름(t)으로부터 반도체칩(c)을 보다 용이하게 완전분리되도록 할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 이젝터부(300)는 PI필름(t)의 하면에 테두리 밀착부(310) 및 칩지지핀(320)이 밀착시키고, 진공챔버(312)에 진공압을 형성시킴으로써, PI필름(t)이 반도체칩(c) 하면의 중앙부를 제외한 나머지 모든 주변부에서 이격되어 분리가 이루어지게 되게 하고, 이러한 상태에서, 흡착픽커(412)를 통해 반도체칩(c)하면 중앙부만이 PI필름(t)에 부착된 반도체칩(c)을 보다 안정적으로 용이하게 PI필름(t)에서 분리해낼 수 있다.
한편, 칩지지핀(320)는 상부 외주면에 PI필름(t)이 진공챔버(312)의 진공압에 의해 진공챔버(312) 내로 끌어 당겨져 휘여지는 형태변형이 발생할 때, 진공챔버(312)의 아래로 휘어지는 PI필름(t)이 안정적으로 밀착되고 PI필름(t)이 찢어지는 등의 손상을 방지하는 밀착경사면(322)이 구성될 수 있다.
아울러, 본 발명은 칩지지핀(320)의 중심에 핀승강홀(324)이 관통형성되고, 이 핀승강홀(324)을 통해 승강동작이 이루어지는 이젝터 승강핀(330)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
이젝터 승강핀(330)은 실리더 등의 구동부재에 의해 승강동작이 이루어지도록 구성될 수 있으며, 핀승강홀(324)에서 인출되어 칩지지핀(320)으로부터 상부로 돌출되거나 핀승강홀(324) 내부로 인입되도록 구성될 수 있다.
이 이젝터 승강핀(330)이 인출되어 칩지지핀(320) 보다 상부로 돌출되는 경우, 이젝터 승강핀(330)이 반도체칩(c)을 상승시키면서 반도체칩(c)과 PI필름(t)의 접촉면적을 추가적으로 감소시킬 수 있다.
즉, 도 7과 같이, 이젝터 승강핀(330)이 칩지지핀(320)내에 인입된 상태에서 칩지지핀(320)의 상부로 돌출되게 되면 칩지지핀(320) 보다 작은 직경을 갖는 이젝터 승강핀(330)이 반도체칩(c)을 상부로 밀어 줌으로써, 이젝터 승강핀(330)이 인출되기 전 반도체칩(c)의 중앙부가 PI필름(t)과 점착되어 있는 점착면적 보다 추가적으로 점착면적이 감소될 수 있고, 이에 의해 흡착픽커(412)에 의해 보다 쉽게 반도체칩(c)의 분리가 이루어질 수 있을 것이다.
이때, 이젝터 승강핀(330)의 상단은 반도체칩(c)이 PI필름(t)에 접착되는 면적을 최소화하기 위해서 하광상협의 콘형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명은 이젝터부(300)가 진공압에 의해 반도체칩(c)과 PI필름(T)의 점착면적을 크게 감소시켜주고, 이러한 상태에서 흡착픽커(412)에 의해 분리가 이루어지기 때문에, 보다 효율적이고 용이한 칩분리작업이 이루어질 수 있게 된다.
칩이송부(400)는 하이리드 이젝터부(300)에 의해 접촉면적이 감소된 반도체칩(c)을 흡착픽킹하고 이송하여 오프로더부(500)의 트레이(510)에 적재하도록 구성된다.
칩이송부(410)는 PI필름(t)으로부터 분리되는 반도체칩(c)을 흡착픽킹하고 이송하여 오프로더부(500)의 트레이(510)에 적재시키도록 칩픽커이송로봇(420)에 의해 위치이동되는 칩픽커(410,440)를 포함하도록 구성된다. 이 칩픽커(410)는 복수의 흡착픽커(412)가 각각 구성되어 다수의 반도체칩(c)의 픽킹 및 이송이 이루어지도록 구성된다.
본 발명의 칩이송부(400)는 반도체칩(c)의 효율적인 이송 및 적재가 이루어질 수 있도록 작업테이블(100)과 오프로더부(500) 사이에 임시적으로 반도체칩(c)의 적재가 이루어지는 다수의 적재홈(432)을 구비한 포켓테이블(430)을 구성하며, 칩픽커(410,440)는 PI필름(t)으로부터 분리되는 반도체칩(c)을 흡착픽킹하고 이송하여 포켓테이블(430)에 임시적으로 적재가 이루어지도록 하는 제1칩픽커(410)와, 이 포켓테이블(430)에 적재된 반도체칩(c)을 흡착픽킹하고 이송하여 트레이(510)에 적재시키는 제2칩픽커(440)를 포함하도록 구성할 수 있다.
한편, 도1에 도시된 바와 같이, 제1칩픽커(410)는 위치제어를 위한 얼라인 비전카메라(414)가 측부에 구성될 수 있다.
오프로더부(500)는 이젝터부(300)와 칩이송부(400)에 의해 링프레임(p)의 PI필름(t)으로부터 반도체칩(c)의 분리작업이 진행된 반도체칩(c)을 칩 포장공정에 제공하도록 트레이(510)에 적재시키기 위한 구성이다.
오프로더부(500)는 칩이송부(400)에 의해 이송되는 반도체칩(c)이 적재되는 트레이(510)와, 이 트레이(510)가 삽입되어 적층수납되는 매거진부(520)와 불량칩이 수거되는 수거컨테이너(530)를 포함하도록 구성된다.
이 오프로더부(500)는 칩이송부(400)에 의해 이송되는 과정에서 비전검사부(600)를 통해 비전검사가 진행되고, 비전검사가 진행된 칩이송부(400)를 트레이(510)에 적재되도록 구성될 수 있다.
이때, 비전검사부(600)는 반도체칩(c)의 상면을 비전검사하는 탑비전부(610)와, 반도체칩(c)의 하면을 검사하는 바텀비전부(620)를 포함하도록 구성된다.
탑비전부(610)는 포켓테이블(430)의 상부에 배치되어, 포켓테이블(430)의 적재홈(432)이 임시적으로 적재된 반도체칩(c)의 상면을 비전검사하도록 구성되며, 바텀비전부(620)는 포켓테이블(430)과 오프로더부(500)의 사이에서 이동하는 제2칩픽커(440)의 하부에 배치되어, 제2칩픽커(440)에 의해 흡착픽킹된 반도체칩(c)의 하면을 비전검사하도록 구성된다.
본 발명에서 칩이송부(400)는 비전검사부(600)의 비전검사결과에 따라 반도체칩(c)이 정상인것으로 판정된 경우, 제2칩픽커(440)가 반도체칩(c)을 트레이(510)로 이송 적재하도록 구성되며, 비전검사부(600)의 비전검사결과에 따라 반도체칩(c)이 불량인것으로 판정된 경우, 제2칩픽커(440)는 반도체칩(c)을 수거컨테이너(530)로 이송하여 픽킹해제를 통해 수거되도록 구성될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 8을 참조하면, 본 발명은 작업테이블(100)과 포켓테이블(430) 사이에 배치되어, 제1칩픽커(410)에 의해 픽킹이송되는 반도체칩(c)에서 파티클을 제거하는 파티클집진부(700)를 더 구성할 수 있다.
칩이송부(400)는 제1칩픽커(410)가 작업테이블(100) 상에서 PI필름(t)으로부터 반도체칩(c)을 픽킹하여 이송하는 과정중에 파티클집진부(700) 상에서 순간정지가 이루어지도록 구성될 수 있으며, 이렇게 반도체칩(c)을 픽킹하고 있는 제1칩픽커(410)가 파티클집진부(700) 상에 정지된 상태에서 파티클집진부(700)가 반도체칩(c)에 붙어 있는 파티클 등의 이물질을 흡입하여 제거하도록 구성될 수 있다.
이 파티클집진부(700)는 승강이동로봇에 의해 상하 위치이동가능하도록 구성도리 수 있으며, 반도체칩(c)이 픽키된 제1칩픽커(410)가 파티클집진부(700) 상에 정지된 상태에서, 파티클집진부(700)가 제1칩픽커(410) 측으로 상승하여 먼지집진동작이 수행되도록 구성될 수 있다.
파티클집진부(700)는 반도체칩(c)이 삽입되어 수용되는 복수의 칩수용홀(711)이 구비되고, 이 칩수용홀(711) 내주면에 브러시솔(712)이 구비되며, 상하진동과 같은 상하왕복운동을 통해 칩수용홀(711) 내부에 수용된 반도체칩(c)이 브러시솔(712)에 의해 브러싱되며서 파티클과 같은 먼지가 분리되도록 하는 브러시부(710)와, 반도체칩(c)를 하부에서 밀착고정하는 칩지지바(722)를 구비하여 브러시부(710)의 브러싱동작시 제1칩픽커(410)에서 반도체칩(c)의 분리를 방지시키는 칩고정부(720)와, 브러시부(710)의 둘레를 감싸도록 설치되어 브러싱부(710)의 동작에 의해 반도체칩(c)에서 분리된 파티클을 흡입하여 집진하는 흡입후드(730)를 포함하도록 구성된다.
본 발명에서 브러시부(710)는 상하진동동작을 수행하도록 편심진동모터와 연결되도록 구성되어, 편심진동모터의 구동에 따라 브러시부(710)의 상하고속진동이 이루어지도록 구성될 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 편심진동모터 뿐 아니라, 초음파 진동자 등 브러시부(710)는 다양한 진동발생수단을 통해 진동동작하도록 구성될 수 있음은 물론이다.
아울러, 흡입후드(730)는 청소기나 집진기의 흡입모터(흡입원)과 연결이 이루어지도록 구성되어 브러시부(710)에 의해 반도체칩(c)에서 분리된 파티클을 흡입하여 집진할 수 있도록 구성되는 것이며, 이때, 흡입후드(730)의 후류측에는 파티클이 수집되는 집진통이 구성될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 파티클집진부(700)는 브러시부(710), 칩고정부(720), 흡입후드(730)가 설치되며 파티클집진부(700)의 외형을 형성하는 본체케이싱이 더 구성될 수 있으며, 이 경우, 파티클집진부(700)의 상하 위치구동은 상기 본체케이싱을 승강시키는 실린더수단과 같은 승강액츄에어터에 의해 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에서 이젝터부(300)와 제1칩픽커(410)를 통해 작업테이블(100) 상의 PI필름(t)에서 반도체칩(c)의 분리 및 픽킹이 이루어지는 과정에서 제1칩픽커(410)의 오동작 등으로 인해 제1칩픽커(410)가 반도체칩(c)을 놓쳐 작업테이블(100) 상으로 반도체칩(c)이 떨어지게 되는 경우, 작업테이블(100)에 떨어진 반도체칩(c)을 신속하게 회수하지 않을 경우 공정이 재가동하는데 시간이 많이 걸릴 수 있게 된다.
이에 본 발명은 도 8과 같이, 작업테이블(100)의 측부에 흡입노즐(810)을 설치하고, 이 흡입노즐(810)을 흡입모터(830)에 연결유로를 구성하고 연결유로상에 칩의 회수가 이루어지는 회수통(820)이 구성된 칩회수부(800)를 더 포함하도록 구성된다.
이 칩회수부(800)는 간헐적으로 동작되도록 하거나, 또는 하나의 링프레임(p)으로부터 반도체칩(c)의 분리 및 픽킹작업이 모두 완료된 후에 칩회수부(800)를 통한 석션 칩 회수동작하도록 시퀀스 제어함으로써 작업테이블(100) 상에 떨어지는 반도체칩(c)의 신속한 회수를 통한 공정중단시간을 최소화하여 공정효율을 크게 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직할 실시 예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물도 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100...작업테이블
110...이송레일
200...프레임공급부
210...로더
212...카세트
220...거치레일
225...인출그립부
230...제1링픽커
232...제1링이송로봇
240...제2링픽커
242,244...제2링이송로봇
300...이젝터부
310...테두리 밀착부
312...진공챔버
314...에어흡입홀
320...칩지지핀
322...밀착경사면
324...lstmd강홀
330...이젝터 승강핀
400...칩이송부
410...제1칩픽커
412...흡착픽커
414...얼라인 비전카메라
420...칩픽커이송로봇
430...포켓테이블
432...적재홈
440...제2칩픽커
500...오프로더부
510...트레이
520...매거진
530...불량칩수거통
600...비전검사부
610...탑비전부
620...바텀비전부
700...파티클 집진부
710...브러시부
711...칩수용홀
712...브러시솔
720...칩고정부
722...칩지지바
730...흡입후드
800...칩회수부
810...흡입노즐
820...회수통
830...흡입모터

Claims (7)

  1. 증착공정 후에 적용되어 증착이 완료된 링프레임이 공급되고 링프레임의 PI필름에서 반도체칩을 분리하고 픽킹한 후 트레이에 적재하는 픽앤플레이스 시스템으로서,
    테두리에 부착되는 PI필름과, 이 PI필름에 부착되어진 반도체칩이 구성된 링프레임을 고정거치하며, 상기 링프레임이 고정거치된 상태에서 PI필름으로부터 반도체칩의 분리작업이 이루어지도록 작업공간을 제공하는 작업테이블;
    상기 작업테이블에 링프레임을 로딩시키고, 상기 작업테이블에서 작업이 완료되어 수거할 링프레임의 수거가 이루어지도록 하는 프레임 공급부;
    상기 작업테이블의 하부에 배치되며, 상기 PI필름의 하면에 밀착된 상태에서 진공압을 형성하여 상기 PI필름을 아래로 당겨서 상기 반도체칩의 중앙부를 제외한 나머지 주변부에서 상기 PI필름이 분리되도록 하는 하이브리드 이젝터부;
    상기 하이브리드 이젝터부에 의해 접촉면적이 감소된 반도체칩을흡착픽킹하여 이송시키는 흡착픽커를 구비한 칩이송부;
    상기 칩이송부를 통해 반도체칩이 이송되어 적재되는 트레이를 구비한 오프로더부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 이젝터부는 상단 둘레부에 PI필름의 하면과 밀착이 이루어지는 테두리 밀착부가 구성되고, 상기 테두리 밀착부의 내측으로 상기 PI필름을 진공압에 의해 아래로 이끌리는 형태로 변형시키기 위한 진공챔버가 형성되며, 이 지공챔버의 바닥에는 진공챔버내의 공기를 흡입하여 상기 진공챔버 내에 진공압을 형성시키는 공기흡입홀이 구성되며,
    상기 진공챔버의 중심에는 상기 PI필름과 접촉된 상태로 상기 PI필름의 상면에 부착되어 있는 반도체칩의 중앙부만을 지지하는 칩지지핀이 돌출되게 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하이브리드 이젝터부는 상기 테두리 밀착부와 상기 칩지지핀이 상기 PI필름에 밀착된 상태에서, 상기 진공챔버에 형성된 진공압에 의해 상기 PI필름이 상기 반도체칩의 중앙부를 제외한 나머지 부분에서 이격되도록 하부로 휘어지는 형태변형이 이루어지게 함으로써 상기 반도체칩의 하면에 접촉되는 상기 PI필름의 접촉면적을 감소시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 칩지지핀의 중심에는 승강동작에 따라 인입되거나 인출되도록 구성되어, 인출시 상기 반도체칩을 상승시키면서 상기 반도체칩과 PI필름의 접촉면적을 추가적으로 감소시키는 이젝터 승강핀이 더 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송부에 의해 이송되는 반도체칩이 일시정지된 상태에서, 상기 반도체칩에서 파티클을 브러싱하여 분리하고 집진하여 제거하는 파티클 집진부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 파티클 집진부는,
    반도체칩이 삽입되어 수용되는 칩수용홀이 형성되고, 상기 칩수용홀의 내주면으로 브러시솔이 식모되도록 구성되며, 상하 진동을 수행하여 상기 반도체칩에서 파티클을 분리하도록 브러싱동작하는 브러시부;
    상기 반도체칩의 하부에 밀착고정되어 상기 브러시부에 의한 브러싱작업시 상기 반도체칩의 고정하는 칩고정부;
    상기 브러시부의 둘레를 감싸도록 구성되어, 상기 반도체칩에서 분리된 파티클을 흡입하여 집진하는 흡입후드;를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 작업테이블 상에 떨어지는 반도체칩을 흡입하여 회수하는 칩회수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이젝터를 구비한 픽 앤 플레이스 시스템.


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