KR20230016849A - 플립칩 본딩기의 가압툴 크리닝장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 플립칩 레이저 본딩기의 가압툴 저면이 본딩과정에서 발생한 플럭스로 오염된 경우 이를 크리닝하여 본딩불량현상이 발생하는 것을 해소할 수 있도록 한 것으로, 스테이지(10) 위에서 겐트리(20)에 의해 레이저발진 및 가압유니트(30)가 X-Y방향으로 이동 가능하게 설치되고 상기 스테이지(10)의 칩 및 기판 로딩 존(12)에서 본딩 존(16)으로 이동된 칩(C)과 기판(P)을 가압하여 레이저 본딩을 실시하도록 된 반도체 플립칩 레이저 본딩기(1)에서, 상기 스테이지(10) 상부 일측에 회전브러쉬(110)와, 상기 회전브러쉬(110)에 세척액을 분사하는 세척액 분사기(120)로 이루어진 크리닝장치(100)가 설치되어 상기 본딩 존(16)에서 반도체 칩과 기판을 본딩한 레이저발진 및 가압유니트(30)가 겐트리(20)에 의해 상기 크리닝장치(100) 위로 이동되어 가압유니트(30) 하부의 가압툴(T)이 세척될 수 있도록 되어 있다.
Description
본 발명은 반도체 플립칩 레이저 본딩기의 가압툴 저면이 본딩과정에서 발생한 플럭스로 오염된 경우, 이를 기계적으로 크리닝하여 본딩불량현상이 발생하는 것을 해소할 수 있도록 한 플립칩 본딩기의 가압툴 크리닝장치에 관한 것이다.
전자제품이 소형화되면서 반도체 칩과 기판 사이에 와이어본딩을 사용하지 않고 솔더 범프를 맞대어 본딩하는 플립칩 형태의 반도체 칩이 널리 사용되고 있다. 플립칩 형태의 반도체 칩은 반도체 칩의 하면에 솔더 범프 형태의 다수의 전극이 형성되어 있고, 이를 기판에 형성된 솔더 범프에 본딩하는 방식으로 기판에 실장된다.
이와 같이 플립칩 방식으로 반도체 칩을 기판에 실장하는 방법은 크게 리플로우 방식과 레이저 본딩 방식이 있다.
리플로우 방식은 솔더 범프에 플럭스가 도포된 반도체 칩을 기판 위에 배치한 상태에서 고온의 리플로우를 경유하게 함으로써 반도체 칩을 기판에 본딩하는 방식이고, 레이저 본딩 방식은 리플로우 방식과 마찬가지로 솔더 범프에 플럭스가 도포된 반도체 칩을 기판 위에 배치한 상태에서 반도체 칩에 레이저 빔을 조사하여 에너지를 전달함으로써 순간적으로 솔더 범프가 녹았다가 굳으면서 반도체 칩이 기판에 본딩 되도록 하는 방식이다.
최근에 사용되는 플립칩 형태의 반도체 칩은 두께가 수십 마이크로미터 이하로 얇아지는 추세이다. 이와 같이 반도체 칩이 얇은 경우에는 반도체 칩 자체의 내부 응력으로 인해 반도체 칩이 미세하게 휘어져 있거나 뒤틀려(warped) 있는 경우가 많다. 이와 같이 반도체 칩이 변형되어 있는 경우 반도체 칩의 솔더 범프들 중에 기판의 대응하는 솔더 범프와 접촉하지 않은 상태로 본딩되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 상황은 반도체 칩 본딩 공정의 불량을 초래한다. 또한, 반도체 칩을 기판에 본딩하기 위하여 반도체 칩 및 기판의 온도가 상승하는 경우에 자재 내부 재질의 열팽창 계수의 차이로 인해 반도체 칩 또는 기판이 부분적으로 휘어지거나 뒤틀리게 되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상 역시 반도체 칩 본딩 공정의 불량을 초래한다.
따라서, 최근에는 리플로우 방식에 비하여 반도체 칩을 기판 위에 가압한 상태에서 레이저를 조사하여 순간적으로 가열하는 레이저 본딩 방식이 선호되고 있다.
한편, 상술한 레이저 본딩 방식에 있어서는 도 4에 도시된 바와 같이 반도체 칩(C)을 기판(P) 위에 올리고 레이저 광선(L)이 투과할 수 있는 석영 등의 소재로 이루어진 가압툴(T)로 가압한 상태에서 레이저 조사를 하여 본딩하는 과정에서 솔더 범프(B)의 용융시 플럭스(flux)가 발생하게 되는데, 이 플럭스는 외부로 완전히 증발되지 않고 반복되는 본딩과정을 통해 반도체 칩을 눌러주고 있는 가압툴의 저면에 고착되게 되며, 이렇게 고착된 고착물(F)는 본딩 시 다이 크랙 등의 불량을 유발하는 원인이 되었으며, 가압툴(T)의 저면은 항상 다이의 상면과 완전한 밀착상태를 유지하고 있지는 않고 있으며 뒤틀린 상태의 반도체 칩인 경우에는 반도체 칩과 가압툴 저면 사이에 틈새가 발생하게 되므로 이 틈새를 통해 플럭스가 유입되어 고착되는 현상이 발생하고 있는 것이다.
상술한 가압툴을 크리닝하는 방법은 작업자가 가압툴의 저면 상태를 보고 수작업으로 고착된 플럭스를 제거하고 있는 상황이며, 이러한 수작업에 의한 크리닝은 매우 번거로울 뿐만 아니라 연속적인 본딩공정을 중단한 후 시행하여야 했었으므로 본딩공정의 생산성을 저하시키는 원인이 되기도 한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 플립칩 레이저 본딩과정에서 필연적으로 발생하는 플럭스가 가압툴의 저면에 고착되는 것을 방지할 수 있도록 주기적으로 크리닝 할 수 있도록 함으로써 본딩불량을 방지할 수 있는 플립칩 본딩기의 가압툴 크리닝장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스테이지 위에서 겐트리에 의해 레이저발진 및 가압유니트가 X-Y방향으로 이동 가능하게 설치되고 상기 스테이지의 칩 및 기판 로딩 존에서 본딩 존으로 이동된 칩과 기판을 가압하여 레이저 본딩을 실시하도록 된 플립칩 본딩기에서, 상기 스테이지 상부 일측에 회전브러쉬와 상기 회전브러쉬에 세척액을 분사하는 세척액 분사기로 이루어진 크리닝장치가 설치되어 상기 본딩 존에서 반도체 칩과 기판을 본딩한 레이저발진 및 가압유니트가 겐트리에 의해 상기 크리닝장치 위로 이동되어 가압유니트 하부의 가압툴이 세척될 수 있도록 된 플립칩 본딩기의 가압툴 크리닝장치를 제공한다.
본 발명은 또, 상기 가압툴 크리닝장치가 구비된 플립칩 본딩기를 제공한다.
바람직한 실시 예에서, 상기 크리닝장치는 회전브러쉬; 상기 회전브러쉬에 세척액을 분사하는 세척액 분사기; 를 포함하고, 상기 회전브러쉬는 브러쉬 하우징의 외측 상부로 일부가 노출되어 가압툴의 저면과 접촉이 이루어지고, 상기 회전브러쉬는 모터에 의해 일방향 또는 정역회전이 이루어지며, 상기 세척액분사기는 세척액통, 상기 세척액통에 저장된 세척액을 가압하기 위하여 압축공기를 공급하는 압축공기 공급라인, 상기 세척액통의 하부에 일단이 연결된 세척액 배출라인, 상기 세척액 배출라인의 타단에 설치된 분사노즐 및 상기 세척액 배출라인의 도중에 설치된 전자제어밸브를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의하면 주기적으로 가압툴을 크리닝장치를 사용하여 가압툴의 저면을 크리닝함으로써 가압툴 저면에 플럭스가 고착되는 것을 방지함으로써 플럭스 고착으로 인한 용접불량문제를 해소할 수 있음은 물론, 기존 수작업에 의한 크리닝작업의 번거로움과 시간 낭비를 방지할 수 있는 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 실시 예에 의한 가압툴 크리닝장치가 구비된 플립칩 본딩기의 개략적인 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 가압툴 크리닝장치의 사시도,
도 3은 가압툴의 크리닝 상태도,
도 4는 일반적인 플립칩 레이저 본딩공정의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가압툴 크리닝장치의 사시도,
도 3은 가압툴의 크리닝 상태도,
도 4는 일반적인 플립칩 레이저 본딩공정의 개략도이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 가압툴 크리닝장치가 구비된 반도체 플립칩 레이저 본딩기의 평면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 실시 예의 크리닝장치가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 실시 예의 크리닝장치로 가압툴을 크리닝하는 상태가 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 의한 크리닝장치(100)는 스테이지(10) 위에서 겐트리(20)에 의해 레이저발진 및 가압유니트(30)가 X-Y방향으로 이동 가능하게 설치되고 상기 스테이지(10)의 칩 및 기판 로딩 존(12)에서 본딩 존(16)으로 이동된 칩(C)과 기판(P)을 가압하여 레이저 본딩을 실시하도록 된 반도체 플립칩 레이저 본딩기(1)의 스테이지(10) 상부 일측에 설치되어 상기 본딩 존(16)에서 반도체 칩과 기판을 본딩한 레이저발진 및 가압유니트(30)가 겐트리(20)에 의해 크리닝장치(100) 위로 이동되어 가압유니트(30) 하부의 가압툴(T)이 세척될 수 있도록 되어 있는데, 상기 크리닝장치(100)는 회전브러쉬(110)에 세척액을 분사하여 가압툴(T)의 저면에 접촉하여 회전브러쉬(110)의 마찰 및 세척액의 세정력에 의해 고착된 플러스를 크리닝할 수 있도록 되어 있다.
도면 중 부호 14는 본딩이 완료된 칩과 기판을 언로딩하는 언로딩 존이다.
상기 크리닝장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 회전브러쉬(110); 상기 회전브러쉬(110)에 세척액을 분사하는 세척액 분사기(120); 를 포함하여 이루어져 있으며, 상기 회전브러쉬(110)는 브러쉬 하우징(112)의 외측 상부로 일부가 노출되어 가압툴(T)의 저면과 접촉이 가능하도록 되어 있고, 상기 회전브러쉬(110)는 모터(114)에 의해 일방향 또는 정역회전이 이루어지며, 상기 세척액분사기(120)는 세척액통(122), 상기 세척액통(122)에 저장된 세척액을 가압하기 위하여 압축공기를 공급하는 압축공기 공급라인(124), 상기 세척액통(122)의 하부에 일단이 연결된 세척액 배출라인(126), 상기 세척액 배출라인(126)의 타단에 설치된 분사노즐(128) 및 상기 세척액 배출라인(126)의 도중에 설치된 전자제어밸브(127)를 포함하며, 상기 압축공기 공급라인(124)에도 압축공기의 유량을 조절하기 위한 유량제어밸브(125)가 구비되어 있다.
상기 회전브러쉬(110)는 가압툴(T)의 저면과 직접 접촉하여 마찰되게 되므로 가압툴을 형성하는 석영 등의 소재보다는 경도가 낮은 합성수지 모 또는 돈모와 같은 동물의 털이나 식물성 모(毛)가 원통형의 브러쉬 몸체 외부에 방사상으로 식모된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용된 세척액은 자동차 부품, 전기 및 전자부품을 세척하는데 사용되는 친환경성 산업용 세척제로, 본 실시 예에서는 주)CJ Chem의 BCS-1000을 사용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도면 중 부호 116은 모터(114)의 동력을 회전브러쉬(112)에 전달하기 위한 동력전달벨트이고, 부호 123은 세척액통(122) 내부의 수위를 확인하기 위한 수위튜브이다.
이와 같이 구성된 본 실시 예의 플립칩 본딩기의 가압툴 크리닝장치는 연속되는 플립칩 레이저 본딩 도중 일정 주기별로 자동적인 세척모드로 전환한 후 다시 본딩 공정을 실시하도록 할 수 있거나, 작업자의 육안 판별에 의해 가압툴의 저면에 플럭스가 고착되었다고 의심되면 수조작에 의해 세척공정을 실시하면 되는바, 도 3에 도시된 바와 같이 겐트리(20)에 의해 레이저발진 및 가압유니트(30)가 X-Y방향으로 이동하여 크리닝장치(100)의 상부에 위치하게 되면 회전브러쉬(110)가 회전하게 되면서 회전브러쉬(110)에 세척액이 분사되게 되므로 회전브러쉬가 가압툴(T)의 저면과 기계적으로 접촉하면서 고착된 플럭스를 브러싱 함과 동시에 브러쉬에 분사된 세척액이 세정력을 향상시키게 됨으로써 가압툴의 저면을 원래의 상태가 되도록 크리닝할 수 있게 되는 것이며, 크리닝 시간은 플럭스의 고착상태 등에 따라서 작업자가 임의로 설정할 수 있다.
즉, 본 실시 예에 의한 크리닝장치는 도 3에 도시된 바와 같이 회전브러쉬(110)는 고정된 위치에서 수평회전하게 되고, 가압툴(T)은 수형회전하고 있는 회전브러쉬(110)의 상부에서 X-Y방향으로 수평이동하게 되면서 마찰이 이루어져 가압툴(T) 저면의 고착물이 제거되게 되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시 예에 의한 크리닝장치는 주기적으로 또는 임의로 가압툴의 저면에 달라붙은 플럭스를 크리닝해줌으로써 가압툴 저면에 고착된 플럭스로 인한 용접불량문제를 간단하게 해소할 수 있고, 수작업에 의한 크리닝작업시의 번거로움 해소는 물론 플립칩 본딩의 생산성을 극대화할 수 있는 등의 이점이 있다.
1 : 플립칩 본딩기
10 : 스테이지
20 : 겐트리
30 : 레이저 발진 및 가압 유니트
12 : 로딩 존
14 : 언로딩 존
16 : 본딩 존
C : 반도체 칩
P : 기판
100 : 가압툴 크리닝장치
110 : 회전브러쉬
112 : 브러쉬 하우징
114 : 모터
116 : 동력전달벨트
120 : 세척액분사기
122 : 세척액통
123 : 수위튜브
124 : 압축공기 공급라인
125 : 유량제어밸브
126 : 세척액 배출라인
127 : 전자제어밸브
128 : 분사노즐
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14 : 언로딩 존
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C : 반도체 칩
P : 기판
100 : 가압툴 크리닝장치
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114 : 모터
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122 : 세척액통
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128 : 분사노즐
Claims (4)
- 스테이지(10) 위에서 겐트리(20)에 의해 레이저발진 및 가압유니트(30)가 X-Y방향으로 이동 가능하게 설치되고 상기 스테이지(10)의 칩 및 기판 로딩 존(12)에서 본딩 존(16)으로 이동된 칩(C)과 기판(P)을 가압하여 레이저 본딩을 실시하도록 된 플립칩 본딩기(1)에서,
상기 스테이지(10) 상부 일측에 회전브러쉬(110)와, 상기 회전브러쉬(110)에 세척액을 분사하는 세척액 분사기(120)로 이루어진 크리닝장치(100)가 설치되어 상기 본딩 존(16)에서 반도체 칩과 기판을 본딩한 레이저발진 및 가압유니트(30)가 겐트리(20)에 의해 상기 크리닝장치(100) 위로 이동되어 가압유니트(30) 하부의 가압툴(T)이 세척될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩기의 가압툴 크리닝장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 크리닝장치(100)는 회전브러쉬(110); 상기 회전브러쉬(110)에 세척액을 분사하는 세척액 분사기(120); 를 포함하고, 상기 회전브러쉬(110)는 브러쉬 하우징(112)의 외측 상부로 일부가 노출되어 가압툴(T)의 저면과 접촉이 이루어지고, 상기 회전브러쉬(110)는 모터(114)에 의해 일방향 또는 정역회전이 이루어지며, 상기 세척액분사기(120)는 세척액통(122), 상기 세척액통(122)에 저장된 세척액을 가압하기 위하여 압축공기를 공급하는 압축공기 공급라인(124), 상기 세척액통(122)의 하부에 일단이 연결된 세척액 배출라인(126), 상기 세척액 배출라인(126)의 타단에 설치된 분사노즐(128) 및 상기 세척액 배출라인(126)의 도중에 설치된 전자제어밸브(127)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩기의 가압툴 크리닝장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 압축공기 공급라인(124)에는 압축공기의 유량을 조절하기 위한 유량제어밸브(125)가 구비된 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩기의 가압툴 크리닝장치.
- 청구항 1 내지 3항 중의 어느 한 항에 의한 가압툴 크리닝장치가 구비된 플립칩 레이저 본딩기.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20070038366A (ko) | 2005-10-05 | 2007-04-10 | 삼성테크윈 주식회사 | 스택 다이 본딩장치 및 본딩방법 |
KR101245356B1 (ko) | 2012-08-30 | 2013-03-19 | (주)정원기술 | 플립 칩 본더의 가압 헤드 |
KR20210002406A (ko) | 2019-05-03 | 2021-01-08 | 주식회사 프로텍 | 플립칩 레이저 본딩 시스템 |
KR102208495B1 (ko) | 2015-10-27 | 2021-01-27 | 한화정밀기계 주식회사 | 플립칩 본딩 장치 |
-
2021
- 2021-07-27 KR KR1020210098346A patent/KR20230016849A/ko not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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