KR20230024511A - A flip chip laser assisted bonder with precise pressing device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 칩을 기판에 접합하기 위한 플립칩 레이저 본딩기에 관련된 것으로, 상세히는 레이저 본딩 시 발생하는 칩과 기판의 휨과 위치의 틀어짐을 기계적으로 오차 없이 본딩하기 위한 정밀 가압장치가 구비된 플립칩 레이저 본딩기에 관한 것이다.The present invention relates to a flip chip laser bonding machine for bonding a semiconductor chip to a substrate, and more particularly, to a flip chip equipped with a precision pressurizing device for mechanically bonding the chip and substrate warp and positional distortion without errors occurring during laser bonding. It relates to a chip laser bonding machine.
일반적으로 플립칩 본딩 공정은 무연 납 혹은 Cu 필라(pillar)라는 범프 구조를 컨벡션 리플로우에 통과시켜 이루어지게 되는데, 리플로우 방식의 구조상 기판과 반도체 칩이 동시에 열을 받으면서 원치 않는 문제가 발생하게 된다. 이는 기판이 열을 받으면 팽창하여 반도체 칩과 기판의 열팽창계수의 차이로 인해 제대로 본딩되지 않고 범프 혹은 반도체 칩의 미세회로층이 파손되는 현상이 나타난다.In general, the flip chip bonding process is performed by passing a bump structure called a lead-free lead or Cu pillar through convection reflow. Due to the structure of the reflow method, the substrate and the semiconductor chip receive heat at the same time, causing unwanted problems. . When the substrate is heated, it expands, and due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the substrate, bonding is not properly performed, and a bump or a microcircuit layer of the semiconductor chip is damaged.
수천 개가 넘는 범프 중 하나라도 파손되면 패키지 기능에 문제가 생길 수 있으므로 리플로우를 통과하는 도중 범프가 손상되지 않도록 많은 노력을 기울여왔다.A breakage of even one of the thousands of bumps can compromise package functionality, so great efforts have been made to ensure that the bumps do not get damaged during reflow.
이러한 문제를 해결하기 위해 레이저 어시스트 본딩(laser assisted bonding)기술이 연구되어 왔다. 일반적으로 리플로우를 통과하는 시간이 5~7분 정도인 것에 반해, 레이저 기술을 활용한 레이저 어시스트 본딩은 한 영역당 1~2초의 아주 짧은 시간 동안 칩 부분에만 열을 가하여 본딩한다. 따라서 반도체 칩과 주변에만 높은 온도가 유지되고 그 밖의 영역은 상대적으로 온도가 낮다. 열에 노출되는 시간이 짧고 영역도 국부적이어서 반도체 칩과 범프에 발생하는 열 충격(thermal stress)도 상대적으로 낮다. 더불어 레이저 본딩은 기존 컨벡션 리플로우 설비에 비해 1/7 정도의 작은 크기이며, N2 가스가 불필요하기 때문에 공간활용 측면에서도 매우 뛰어나다.In order to solve this problem, a laser assisted bonding technique has been studied. In general, the time to pass through reflow is about 5 to 7 minutes, but laser assist bonding using laser technology applies heat to only the chip part for a very short time of 1 to 2 seconds per area for bonding. Therefore, a high temperature is maintained only in the semiconductor chip and its surroundings, and the temperature in other regions is relatively low. Since the time exposed to heat is short and the area is localized, the thermal stress generated in the semiconductor chip and bump is relatively low. In addition, laser bonding is about 1/7 smaller than conventional convection reflow equipment, and it is very excellent in terms of space utilization because it does not require N 2 gas.
또, 최신의 반도체 IC 집적화와 기능의 다양화를 위해 하나의 반도체 칩 내에서 최대한 많은 단자(bump pad)를 형성해야 하므로 단자 간 간격(pitch)이 좁아지고, 경량화 및 다기능화 추세에 맞추기 위해 기판과 반도체 칩도 역시 변화를 겪고 있다. 필름 타입의 기판이 활용되고 있고, 고밀도 실장에 적합하도록 칩의 두께는 얇아지면서 접합면적은 넓어지고 있으며, 2.5D/3D 패키지의 적용비율이 높아지고 있다.In addition, for integration of the latest semiconductor IC and diversification of functions, it is necessary to form as many bump pads as possible within a single semiconductor chip, so the pitch between terminals is narrowed, and the board to meet the trend of light weight and multifunctionality. and semiconductor chips are also undergoing change. Film-type substrates are being used, and chip thicknesses are getting thinner to be suitable for high-density mounting, and bonding areas are widening, and the application rate of 2.5D/3D packages is increasing.
이러한 이유로 반도체 칩의 본딩 공정에 있어서 국부적인 열을 단시간에 가열하여서 본딩하는 방법이 최근 도입되고 있다. 그러나 칩에 직접 열을 가하게 되더라도 무언가 칩을 정밀하게 눌러주지 않으면 뒤틀림 또는 범프와 범프가 그 영향에 의하여 칩의 굴곡에 의한 품질 저하를 초래하게 되는데, 특허문헌 1을 비롯한 기존의 레이저 본딩/솔더링 방식에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가압장치(10)가 본딩헤드를 포함하는 가압 툴(H)이 고정된 외팔보(12)와, 상기 외팔보(12)를 승강시키기 위한 액추에이터(14) 및 상기 외팔보(12)의 일측을 상하로 승강 가능하게 지지하는 LM가이드(16)를 포함하여 이루어진 구조적으로 단순한 외팔보 형태를 취하고 있으므로 이러한 외팔보 형태로 이루어진 가압장치를 사용하여 가압을 하게 되면 도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이 외팔보의 구조상 어쩔 수 없이 발생하는 변형 즉, 외팔보(12)가 누르는 힘이 가압툴(H)에 가해질 때 반작용에 의해 외팔보(12)에 미세한 변형 즉, 벤딩 모멘트(Bending moment)가 발생하게 되므로 외팔보(12)의 고정단(도면상에서 우측) 보다는 자유단(도면상에서 좌측) 쪽으로 갈수록 힘이 적게 분포되게 되고, 기판(S)이 안치된 테이블(T)과 반도체 칩(C)이 고정된 가압툴(H) 사이의 평행도와 직각도가 깨지게 되는데, 이에 의해 가압 시 반도체 칩(C)과 기판(S) 사이의 각도 오차와 위치 오차가 발생하여 도 1의 부분 확대도에서 알 수 있는 바와 같이 반도체 칩(C)의 범프(B1)와 기판(S)의 범프(B2)가 서로 위치가 맞지 않아서 통전이 되지 않는 상태를 유발하여 본딩 불량이 발생하고 있다.For this reason, in the bonding process of semiconductor chips, a method of bonding by heating local heat in a short time has recently been introduced. However, even if heat is applied directly to the chip, if something does not precisely press the chip, distortion or bumps and bumps will cause quality degradation due to curvature of the chip due to its influence. Existing laser bonding / soldering methods including
도면 중 부호 L은 가압툴(H)을 관통하여 반도체 칩과 기판에 레이저광을 조사하기 위한 레이저발생기이다.Reference numeral L in the drawing is a laser generator for irradiating laser light to the semiconductor chip and the substrate through the pressure tool H.
따라서, 레이저를 이용하여 열을 가하고 칩의 굴곡에 의한 품질저하를 막기 위하여 가압을 할 수 있는 정밀한 수단을 제공하고, 가압 면에 대하여 굴곡이 지지 않도록 할 필요성이 있으며, 가압 툴에 의한 가압 시 위치 틀어짐 오차를 현재 최고 정확도 2㎛ 이내가 되도록 할 수 있는 매우 정밀한 가압장치를 구비한 플립칩 레이저 본딩기가 요구되고 있다.Therefore, there is a need to provide a precise means for applying heat using a laser and pressurizing to prevent quality deterioration due to bending of the chip, and to prevent bending with respect to the pressing surface, and the position when pressing by the pressing tool A flip chip laser bonding machine equipped with a very precise pressing device capable of making the distortion error within the current highest accuracy of 2 μm is required.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기존 레이저 본딩방식에서 외팔보 방식으로 이루어진 가압장치에서 반도체 칩과 기판의 위치 틀어짐으로 인한 접합 불량(Non-wet)을 해소할 수 있는 개선된 구조의 정밀 가압장치를 구비한 플립칩 레이저 본딩기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to solve non-wet bonding due to displacement of a semiconductor chip and a substrate in a pressurizing device made of a cantilever method in the existing laser bonding method. It is an object of the present invention to provide a flip chip laser bonding machine having a precision pressing device with an improved structure that can be used.
본 발명 또, 가압장치의 기본적인 구조는 외팔보 형태로 이루어지도록 하여 가압장치의 구조와 크기는 단순화 및 최소화하면서도 가압 시 발생할 수 있는 위치 변화 및 틀어짐으로 인한 접합 불량을 해소할 수 있는 개선된 구조의 정밀 가압장치를 구비한 플립칩 레이저 본딩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the basic structure of the pressing device is made in the form of a cantilever, so that the structure and size of the pressing device are simplified and minimized, while improving the precision of the structure that can solve the bonding defect due to the positional change and distortion that may occur during pressing It is an object of the present invention to provide a flip chip laser bonding device having a pressing device.
스테이지 위에서 겐트리에 의해 레이저발진 및 정밀 가압장치가 X-Y방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 스테이지의 칩 및 기판 로딩 존에서 본딩 존으로 이동된 칩과 기판을 가압하여 레이저 본딩을 실시하도록 된 플립칩 본딩기에 있어서,On the stage, a laser oscillation and precision pressing device is installed to be movable in the X-Y direction by a gantry, and laser bonding is performed by pressing the chip and substrate moved from the chip and substrate loading zone of the stage to the bonding zone. Flip chip bonding in terms of
상기 정밀 가압장치는 반도체 칩과 기판을 가압하기 위한 가압 툴을 고정하는 고정 유니트와, 상기 고정 유니트가 Z축 방향으로 승강되는 것을 가이드 하기 위한 수직 가이드와, 상기 고정 유니트를 수직으로 승강시키는 액추에이터를 포함하여 이루어지고; The precision pressing device includes a fixing unit for fixing a pressing tool for pressing a semiconductor chip and a substrate, a vertical guide for guiding the lifting of the fixing unit in the Z-axis direction, and an actuator for vertically lifting the fixing unit. done by;
상기 고정 유니트는 가압 툴의 상부 외측 중앙에 가압롤러가 구비되고, The fixing unit is provided with a pressure roller at the upper outer center of the pressure tool,
상기 수직 가이드는 수직 지지판에 외팔보 식으로 수평 고정된 수평지지판과, 상기 수평 지지판의 하부에 수직으로 설치된 가이드 바로 이루어져 상기 고정 유니트가 수직으로 승강되도록 가이드하고,The vertical guide consists of a horizontal support plate fixed horizontally to a vertical support plate in a cantilever manner and a guide bar vertically installed below the horizontal support plate to guide the fixing unit to be vertically raised and lowered,
상기 액추에이터는 수직 지지판의 상부에 고정된 서보모터와, 상기 서보모터에 축결합된 볼 스크류와, 상기 볼 스크류에 의해 수직으로 승강되는 승강블록 및 상기 승강블록에 수평으로 부착되어 상기 가압롤러와 접촉하여 고정 유니트를 승강시키는 가압 보로 구성된 정밀 가압장치를 구비한 플립칩 레이저 본딩기를 제공한다.The actuator includes a servomotor fixed to an upper portion of a vertical support plate, a ball screw shaft-coupled to the servomotor, an elevating block vertically elevated by the ball screw, and a horizontally attached to the elevating block to contact the pressure roller. Provided is a flip chip laser bonding machine having a precision pressing device composed of a pressing beam for elevating a fixing unit.
바람직한 실시 예에서, 상기 승강블록과 가압 보 사이에는 로드 셀이 설치되고, 상기 서보모터는 로드 셀에서 감지된 압력과 가압 툴 위치의 2가지 목표값을 가지고 제어되는 정밀 가압자치를 구비한 플립칩 레이저 본딩기를 제공한다.In a preferred embodiment, a load cell is installed between the lift block and the press beam, and the servomotor has a flip chip with a precision press device that is controlled with two target values of the pressure sensed by the load cell and the position of the press tool. A laser bonding machine is provided.
본 발명의 실시 예에 의하면 정밀 가압장치가 외팔보 형태로 이루어져 있기는 하지만, 반도체 칩을 기판 측으로 압착할 때, 가압 툴이 고정된 고정 유니트의 중심부를 가압하는 방식으로 이루어져 있으므로 가압 시 수직 가이드의 수평지지판에서 변형이 되지 않고 가압 보에서 변형이 발생하여 위치 오차와 각도 오차는 발생하지 않는다. 즉, 가압 보는 외팔보의 구조를 이루고 있으므로 구조적으로 편측 변형이 발생할 수밖에 없으나, 본 실시 예에서는 변형이 발생하지 않는 수직 가이드의 수평지지판은 직접적으로 편측의 변형에 의한 오차 없이 고정 유니트가 정밀한 가압을 할 수 있도록 해주게 되므로 반도체 칩과 기판의 위치 틀어짐을 방지하여 반도체 칩과 기판과의 본딩 위치정확도를 향상시켜 접합품질을 향상시키고 불량률을 최소화할 수 있는 이점이 있다.According to the embodiment of the present invention, although the precision pressing device is made in the form of a cantilever, when pressing the semiconductor chip toward the substrate, since it is made in such a way that the center of the fixing unit to which the pressing tool is fixed is pressed, the vertical guide is horizontal during pressing. There is no deformation in the support plate and no deformation in the pressing beam, so there is no positional error or angle error. That is, since the pressing beam has the structure of a cantilever beam, structurally one-sided deformation inevitably occurs. However, in the present embodiment, the horizontal support plate of the vertical guide where no deformation occurs directly allows the fixing unit to precisely pressurize without error due to one-sided deformation. Since the semiconductor chip and the substrate are prevented from being displaced, the bonding position accuracy between the semiconductor chip and the substrate is improved, thereby improving bonding quality and minimizing a defect rate.
도 1은 종래 외팔보 구조로 이루어진 플립칩 본딩용 가압장치의 가압상태를 도시한 정면도,
도 2는 도 1에 도시된 외팔보 구조의 가압장치에서 변형이 발생하는 원인을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 정밀 가압장치가 구비된 플립칩 레이저 본딩기의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 플립칩 레이저 본딩기의 정면도,
도 5는 도 3에 도시된 플립칩 레이저 본딩기의 측면도,
도 6은 도 5에 도시된 정밀 가압장치의 저면 사시도,
도 7은 도 5에 도시된 정밀 가압장치의 사시도,
도 8은 도 5에 도시된 정밀 가압장치의 측면도,
도 9는 본 발명의 본딩기에서 칩과 기판의 본딩상태를 도시한 것이다.1 is a front view showing a pressing state of a conventional flip-chip bonding pressing device having a cantilever structure;
Figure 2 is a view for explaining the cause of deformation in the pressurizing device of the cantilever structure shown in Figure 1;
3 is a perspective view of a flip chip laser bonding machine equipped with a precision pressing device according to an embodiment of the present invention;
4 is a front view of the flip chip laser bonding machine shown in FIG. 3;
5 is a side view of the flip chip laser bonding machine shown in FIG. 3;
Figure 6 is a bottom perspective view of the precision pressing device shown in Figure 5;
Figure 7 is a perspective view of the precision pressing device shown in Figure 5;
8 is a side view of the precision pressing device shown in FIG. 5;
9 shows a bonding state between a chip and a substrate in the bonding machine of the present invention.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments that do not limit the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 내지 도 9에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 정밀 가압장치가 구비된 플립칩 레이저 본딩기 및 정밀 가압장치의 세부적인 구조가 도시되어 있다.3 to 9 show detailed structures of a flip chip laser bonding machine and a precision pressing device equipped with a precision pressing device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 본 실시 예에서는 스테이지(100) 위에서 겐트리(200)에 의해 레이저발진장치(300) 및 정밀 가압장치(400)가 X-Y방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 스테이지(100)의 칩 및 기판 로딩 존에서 본딩 존으로 이동된 칩과 기판을 가압하여 레이저 본딩을 실시하도록 된 플립칩 본딩기(1)에 있어서,First, in this embodiment, the
상기 정밀 가압장치(400)는 반도체 칩과 기판을 가압하기 위한 가압 툴(H)을 고정하는 고정 유니트(410)와, 상기 고정 유니트(410)가 Z축 방향으로 승강되는 것을 가이드 하기 위한 수직 가이드(420)와, 상기 고정 유니트(410)를 수직으로 승강시키는 액추에이터(430)를 포함하여 이루어지고; The precision
상기 고정 유니트(410)는 가압 툴(T)의 상부 외측 중앙에 가압롤러(412)가 구비되고, The
상기 수직 가이드(420)는 수직 지지판(V)에 외팔보 식으로 수평 고정된 수평지지판(422)과, 상기 수평 지지판(422)의 하부에 수직으로 설치된 가이드 바(424)로 이루어져 상기 고정 유니트(410)가 수직으로 승강되도록 가이드하고,The
상기 액추에이터(430)는 수직 지지판(V)의 상부에 고정된 서보모터(432)와, 상기 서보모터(432)에 축결합된 볼 스크류(434)와, 상기 볼 스크류(434)에 의해 수직으로 승강되는 승강블록(436) 및 상기 승강블록(436)에 수평으로 부착되어 상기 가압롤러(412)와 접촉하여 고정 유니트(410)를 승강시키는 가압 보(438)로 구성되어 있다.The
한편, 상기 승강블록(436)은 수직 지지판(V)에 LM가이드(439)로 고정되어 상하 수직으로 승강동작이 가능하도록 되어 있다.On the other hand, the
도면 중 부호 210은 레이저발신장치 및 본딩 헤드를 이송시키기 위한 겐트리(200)의 X축 이동부, 부호 220은 Y축 이동부이다.In the figure,
또, 부호 426은 레이저발진장치(300)에서 조사된 레이저가 고정유니트(410)하부의 가압 툴(H)의 하우징을 관통하여 반도체 칩과 기판에 조사될 수 있도록 하기 위한 관통홀이며, 부호 500은 반도체 칩이 안치된 기판을 로딩 존에서 본딩 존으로 이송하기 위한 기판이송장치이다.Further,
또, 본 실시 예에서, 상기 승강블록(436)과 가압 보(438) 사이에는 도 8에 도시된 바와 같이 로드 셀(440)이 설치되고, 상기 서보모터(432)는 로드 셀(440)에서 감지된 압력과 가압 툴(H) 위치의 2가지 목표값을 가지고 제어되도록 되어 있다.In addition, in this embodiment, between the
이를 설명하면, 도면상으로는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 본 실시 예에 의한 정밀 가압장치(400)는 가압 툴(H)이 초기위치에서 설정되어 있는 저속전환 높이까지 도시 생략된 Z축 업다운 모터에 의해 하강하고, 상기 정밀 가압장치(400)의 서보 모터(432) 구동에 의해 반도체 칩(C)의 접촉 높이까지 하강하고, 상기 저속 하강단계에서 가압 툴(H)이 반도체 칩(C)에 접촉되어 로드 셀(440)에서 감지할 수 있는 최소 압력에 도달하게 되면 가압 툴(H)과 반도체 칩(C)이 접촉된 것으로 판단하고, 접촉 후 본딩에 필요한 타킷 압력값을 사용자가 임의로 설정하면 레이저발진장치(300)가 발진하여 레이저를 조사함으로써 본딩을 실시하며, 본딩이 완료되면 가압 툴(H)이 종료 높이까지 상승하여 본딩작업을 완료하게 되는데, 상기 본딩 단계에서 레이저 조사에 의합 접합공정시 반도체 칩(C)과 기판(S)의 열팽창이 발생하는 구간에서 상기 정밀 가압장치(400)가 압력제어에서 순간적인 위치제어로 전환되어 논-웨트 현상을 방지하도록 구성되어 있다.To explain this, although not specifically shown in the drawing, the precision
본 실시 예에서는 도 9에 도시된 바와 같이 반도체 칩(C)을 가압하기 위한 가압 툴(H)이 고정된 고정 유니트(410)가 수직 가이드(420)에 의해 상하 수직으로 승강동작이 이루어질 수 있도록 설치되어 있고, 상기 고정 유니트(410)의 가압 툴(H) 상부 외측의 중앙에 구비된 가압롤러(412)가 액추에이터(430)의 가압 보(438)에 의해 눌리는 방식으로 이루어져 있으므로 실제 고정 유니트(410)의 하부에 구비된 가압 툴(H)에 가해지는 압력은 기존 단순 외팔보 방식으로 고정 유니트 즉, 가압 툴(H)을 가압하던 구조에서 필연적으로 발생할 수밖에 없던 좌우(내외측 간) 가압력의 차이 및 외팔보의 변형으로 인한 인한 반도체 칩과 기판 사이의 위치 변화가 발생하지 않게 되므로 반도체 칩(C)과 기판(S)과의 본딩 즉, 반도체 칩(C) 및 기판(S)에 형성된 범프(B1,B2)간의 위치정확도를 향상시켜 접합품질을 극대화하고 불량률을 현저히 줄일 수 있는 이점이 있다.In the present embodiment, as shown in FIG. 9 , the fixing
이러한 이유를 구조적으로 설명하면, 상기 가이드 바(424)는 고정 유니트(410)의 하부에 설치된 가압 툴(H)을 중심으로 좌우 측에 배치되어 있어서 고정 유니트(410)의 수직 승강운동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 되어 있으며, 가압 보(428)의 하강에도 불구하고 상기 가이드 바(424)를 지지하고 있는 수평 지지판(422)은 직접적으로 연결되어 있지 않으므로 아무런 변형력이 가해지지 않는 구조이며, 상기 고정 유니트(410)의 외측에 구비된 가압롤러(412)는 가압 툴(H)의 상부 외측 중앙 즉, 상기 가압 툴(H)과 동일한 중심선상에 배치되어 있어서 액추에이터(430)의 가압 보(438)가 하강하면서 누르게 될 때, 기계적 변형은 가압보(438)에 가해지며, 변형된 값은 롤러(412)에 의해 수평방향으로 미끄러져서 가압을 할 때 발생하는 위치에 대한 오차를 상쇄하게 되어 가압툴(H)에 가해지는 압력이 전체적으로 균일하게 분포되도록 함으로써 압력 편차가 발생하지 않고, 상기 가압 보(438)의 하강시 가압 보에 벤딩 모멘트가 발생하더라도 이러한 벤딩 모멘트는 가압롤러(412)를 거쳐 가압 툴(H)에 의해 가압되는 기판과 반도체 칩 간의 평행도 유지에는 아무런 영향을 끼치지 않게 되므로 가압 시 반도체 칩(C)과 기판(S) 사이의 각도 오차가 발생하는 것을 방지함으로써 반도체 칩(C)의 범프(B1)와 기판(S)의 범프(B2)가 서로 위치가 정확하게 일치된 상태로 정상적인 본딩이 이루어질 수 있게 되는 것이다.Structurally explaining this reason, the
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 예에 의한 정밀 가압장치를 구비한 플립칩레이저 본딩기는 가압 툴(H)이 설치된 고정 유니트(410)가 수직 가이드(420)에 의해 수직으로 승강동작이 이루어질 수 있도록 지지된 상태에서 액추에이터(430)의 가압 보(438)가 고정 유니트(410)의 중앙 위치에 구비된 가압롤러(412)를 가압하도록 구성되어 있으므로 가압 보(438)의 가압력이 고정 유니트(410) 하부의 가압 툴(H)에 균일하게 분산되어 가해지게 되므로 가압 툴(H)에 의해 가압되는 반도체 칩(C)과 테이블(T)에 고정된 기판(S)간의 위치 틀어짐이나 평행도가 깨지는 현상이 발생하지 않고 가압된 상태로 범프간 본딩이 이루어질 수 있게 되므로 기존 외팔 보 방식으로 이루어진 가압장치에서의 본딩불량문제를 해결할 수 있으며, 본 발명 또한 외팔보 방식으로 이루어져 있어서 구조구조와 크기는 단순화 및 최소화하면서도 본딩불량 문제를 해소할 수 있게 되는 등의 이점이 있다.As described above, in the flip chip laser bonding machine having the precision pressing device according to the present embodiment, the fixing
1 : 플립칩 레이저 본딩기
100 : 스테이지
200 : 겐트리
300 : 레이저발진장치
400 : 정밀 가압장치
410 : 고정유니트
412 : 가압롤러
420 : 수직 가이드
422 : 수평 지지판
424 : 가이드 바
426 : 관통홀
430 : 액추에이터
432 : 서보모터
434 : 볼 스크류
436 : 승강 블록
438 : 가압 보
440 : 로드 셀
500 : 기판이송장치
B1,B2 : 범프
C : 반도체 칩
H : 본딩 툴
S : 기판
T : 테이블
V : 수직 지지판1 : Flip chip laser bonding machine
100: stage
200: gantry
300: laser oscillation device
400: precision pressurization device
410: fixed unit
412: pressure roller
420: vertical guide
422: horizontal support plate
424: guide bar
426: through hole
430: actuator
432: servo motor
434: ball screw
436: lifting block
438: pressurized beam
440: load cell
500: substrate transfer device
B1,B2: bump
C: semiconductor chip
H: bonding tool
S: Substrate
T: table
V: vertical support plate
Claims (3)
상기 정밀 가압장치(400)는 반도체 칩과 기판을 가압하기 위한 가압 툴(H)을 고정하는 고정 유니트(410)와, 상기 고정 유니트(410)가 Z축 방향으로 승강되는 것을 가이드 하기 위한 수직 가이드(420)와, 상기 고정 유니트(410)를 수직으로 승강시키는 액추에이터(430)를 포함하여 이루어지고;
상기 고정 유니트(410)는 가압 툴(T)의 상부 외측 중앙에 가압롤러(412)가 구비되고,
상기 수직 가이드(420)는 수직 지지판(V)에 외팔보 식으로 수평 고정된 수평지지판(422)과, 상기 수평 지지판(422)의 하부에 수직으로 설치된 가이드 바(424)로 이루어져 상기 고정 유니트(410)가 수직으로 승강되도록 가이드하고,
상기 액추에이터(430)는 수직 지지판(V)의 상부에 고정된 서보모터(432)와, 상기 서보모터(432)에 축결합된 볼 스크류(434)와, 상기 볼 스크류(434)에 의해 수직으로 승강되는 승강블록(436) 및 상기 승강블록(436)에 수평으로 부착되어 상기 가압롤러(412)와 접촉하여 고정 유니트(410)를 승강시키는 가압 보(438)로 구성된 것을 특징으로 하는 정밀 가압장치를 구비한 플립칩 레이저 본딩기.
On the stage 100, the laser oscillation device 300 and the precision pressing device 400 are installed to be movable in the XY direction by the gantry 200, and from the chip and substrate loading zone of the stage 100 to the bonding zone In the flip chip bonding machine 1 configured to perform laser bonding by pressing the moved chip and the substrate,
The precision pressing device 400 includes a fixing unit 410 for fixing a pressing tool H for pressing a semiconductor chip and a substrate, and a vertical guide for guiding the lifting of the fixing unit 410 in the Z-axis direction. (420) and an actuator (430) for vertically lifting the fixing unit (410);
The fixing unit 410 is provided with a pressure roller 412 at the upper outer center of the pressure tool T,
The vertical guide 420 is composed of a horizontal support plate 422 horizontally fixed to the vertical support plate V in a cantilever manner and a guide bar 424 vertically installed below the horizontal support plate 422. The fixing unit 410 ) is guided so that it is vertically raised,
The actuator 430 is vertically operated by a servomotor 432 fixed to the top of the vertical support plate V, a ball screw 434 shaft-coupled to the servomotor 432, and the ball screw 434. A precision pressing device characterized in that composed of a lifting block 436 that is elevated and a pressure beam 438 attached horizontally to the lifting block 436 to lift the fixing unit 410 in contact with the pressure roller 412 Flip chip laser bonding machine having a.
상기 가이드 바(424)는 고정 유니트(410)의 하부에 설치된 가압 툴(H)을 중심으로 좌우 측에 배치되고, 상기 고정 유니트(410)의 외측에 구비된 가압롤러(412)는 가압 툴(H)과 동일한 중심선상에 배치된 것을 특징으로 하는 정밀 가압장치를 구비한 플립칩 레이저 본딩기.
The method of claim 1,
The guide bar 424 is disposed on the left and right sides of the pressure tool H installed at the bottom of the fixing unit 410, and the pressure roller 412 provided on the outside of the fixing unit 410 is the pressure tool ( H) flip chip laser bonding machine with a precision pressing device, characterized in that arranged on the same center line.
상기 승강블록(436)과 가압 보(438) 사이에는 로드 셀(440)이 설치되고, 상기 서보모터(432)는 로드 셀(440)에서 감지된 압력과 가압툴(H) 위치의 2가지 목표값을 가지고 제어되는 것을 특징으로 하는 정밀 가압장치를 구비한 플립칩 레이저 본딩기.The method of claim 1,
A load cell 440 is installed between the lift block 436 and the pressure beam 438, and the servomotor 432 has two targets, the pressure sensed by the load cell 440 and the position of the pressure tool H. A flip chip laser bonding machine having a precision pressing device characterized in that it is controlled with a value.
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