KR20230096764A - 실장 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 실장 헤드는, 상하 방향으로 이동 가능한 헤드 본체; 상기 헤드 본체에 상하 방향축인 z축 주위로 회전 가능하게 설치되는 스핀들; 상기 스핀들의 하방에 설치되어 추종 기구를 통해 반도체 칩을 진공 흡착하는 흡착 장치; 및 상기 추종 기구를 상기 z축 주위로 회전 가능하도록 지지하는 하우징을 포함하고, 상기 하우징에는 정압 또는 부압을 공급하기 위한 에어 공급/배기 포트가 설치되고, 상기 에어 공급/배기 포트는 에어 통로를 통해 상기 흡착 장치에 연통되고, 상기 추종 기구에는 상기 흡착 장치에 탄성력을 제공하는 탄성체가 장착된다.

Description

실장 헤드{MOUNTING HEAD}

본 발명은 반도체 칩을 기판에 실장하는 실장 장치의 실장 헤드에 대한 것이다.

종래의 일반적인 실장 장치의 실장 헤드는, 상하 방향으로 이동 가능한 헤드 본체에, 스핀들이 그 상하 방향축인 Z축 주위로 회전 가능하게 장착되고, 이 스핀들의 하단부에 반도체 칩을 진공 흡착하기 위한 콜릿이나 노즐 등의 흡착 장치가 장착되는 구성을 가지고 있다.

이러한 실장 헤드에 대해 고품질의 실장을 실현하기 위해서는, 반도체 칩을 진공 흡착하는 흡착 장치의 흡착면(하면)과 기판의 표면을 항상 평행하게 유지할 필요가 있다. 따라서, 흡착 장치의 흡착면(하면)과 기판의 표면이 평행이 아닌 경우, 흡착 장치의 흡착면(하면)을 기판의 표면과 평행하게 하기 위해, 예컨대 일본공개특허공보 2002－141361호, 일본공개특허공보 2010－27988호, 일본공개특허공보 2016－51857호에 개시되어 있는 추종 기구를 스핀들과 흡착 장치 사이에 배치하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 반도체 칩을 진공 흡착하는 흡착 장치를 구비하는 실장 헤드에서는 흡착 장치에 대해 정압과 부압을 선택적으로 공급할 필요가 있는데, 그것을 위한 구성은 상기 3개의 일본공개특허공보에 개시되어 있지 않다. 단순하게는, 정압 또는 부압을 공급하기 위한 에어 공급/배기 포트를 흡착 장치에 마련하면 되나, 흡착 장치는 Z축 주위로 회전하는 것이므로, 흡착 장치에 에어 공급/배기 포트를 마련하면, 그 에어 공급/배기 포트에 접속되는 에어 배관이 흡착 장치의 회전에 따라 끌려 들어가는 등, 흡착 장치의 회전 동작에 지장을 초래하게 된다. 또한, 흡착 장치는 추종 기구의 하부 블록(요동체)의 하면 측에 장착되게 되나, 흡착 장치에 에어 공급/배기 포트를 마련한 경우, 그 에어 공급/배기 포트에 접속되는 에어 배관을 포함하여 흡착 장치의 중량이나 배관 저항이 커져 하부 블록(요동체)의 요동에 의한 추종 동작에 지장을 초래하게 된다. 또한, 에어 공급/배기 포트를 추종 기구에 배치한 경우도 마찬가지로 추종 기구의 회전 동작이나 추종 동작에 지장을 초래하게 된다.

또한 흡착 장치와 기판의 표면을 평행하게 유지하는 과정에 있어서, 흡착 장치가 요동되어 발생하는 흡착 장치의 회전 틸트(Tilt)가 주변 부품과의 마찰 없이 구현될 필요가 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 반도체 칩을 진공 흡착하는 흡착 장치와, 이 흡착 장치의 흡착면(하면)을 기판의 표면과 평행하게 하기 위한 추종 기구를 구비하는 실장 헤드에 있어서, 흡착 장치의 회전 동작이나 추종 기구의 추종 동작에 지장을 초래하지 않으면서도 흡착 장치에 대해 정압과 부압을 선택적으로 공급할 수 있는 실장 헤드를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 흡착 장치의 회전 틸트가 주변 부품과의 마찰 없이 정밀하게 구현될 수 있는 실장 헤드를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실장 헤드는, 상하 방향으로 이동 가능한 헤드 본체; 상기 헤드 본체에 상하 방향축인 z축 주위로 회전 가능하게 설치되는 스핀들; 상기 스핀들의 하방에 설치되어 추종 기구를 통해 반도체 칩을 진공 흡착하는 흡착 장치; 및 상기 추종 기구를 상기 z축 주위로 회전 가능하도록 지지하는 하우징을 포함하고, 상기 하우징에는 정압 또는 부압을 공급하기 위한 에어 공급/배기 포트가 설치되고, 상기 에어 공급/배기 포트는 에어 통로를 통해 상기 흡착 장치에 연통되고, 상기 추종 기구에는 상기 흡착 장치에 탄성력을 제공하는 탄성체가 장착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실장 헤드에서, 상기 추종 기구는, 상기 하우징에 대해 z축 방향으로 이동 불가능하게 장착된 피스톤 실린더; 및 상기 피스톤 실린더 내에 z축 방향으로 이동 가능하게 배치된 피스톤 로드를 포함하고, 상기 탄성체는 상기 피스톤 실린더 및 상기 피스톤 로드 사이에 배치되어 상기 피스톤 로드에 탄성력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실장 헤드에서, 상기 피스톤 실린더는 본체부와 덮개부를 포함하고, 상기 피스톤 로드는 상부 로드와 하부 로드를 포함하고, 상기 탄성체는 상기 덮개부 및 상기 상부 로드의 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실장 헤드에서, 상기 추종 기구는, 오목 반구면 및 볼록 반구면 중 어느 하나를 채택한 제1 추종면을 가지는 상부 블록; 및 오목 반구면 및 볼록 반구면 중 상기 제1 추종면이 채택하지 않은 반구면을 채택한 제2 추종면을 가지고, 상기 탄성체와 연결된 하부 블록을 포함하고, 상기 제1 추종면에 대해 상기 제2 추종면이 추종함으로써, 상기 상부 블록에 대해 상기 하부 블록이 요동 가능하게 설치되고, 상기 하부 블록의 하면 측에 상기 흡착 장치가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실장 헤드에서, 상기 추종 기구는, 피스톤 실린더와, 상기 피스톤 실린더 내에 상기 z축 방향으로 이동 가능하게 배치된 피스톤 로드를 더 포함하고, 상기 피스톤 실린더는 상기 하우징에 대해 상기 z축 주위로 회전 가능하도록 설치되고, 상기 피스톤 실린더는 상기 하우징에 대해 상기 z축 방향으로 이동 불가능하게 장착되고, 상기 피스톤 실린더의 하단부에 상기 상부 블록이 고정되고, 상기 피스톤 로드의 하단부에서 상기 피스톤 로드와 연결된 상기 하부 블록이 상기 상부 블록에 대해 요동 가능하게 설치되고, 상기 하부 블록은 상기 탄성체에 의해 상기 상부 블록과 이격될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실장 헤드는, 흡착 장치의 회전 동작이나 추종 기구의 추종 동작에 지장을 초래하지 않으면서도 흡착 장치에 대해 정압과 부압을 선택적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 실장 헤드는, 흡착 장치가 주변 부품과의 간섭이 최소화된 상태에서 정밀한 틸팅이 가능토록 하는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 대한 실장 헤드의 전체 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 대한 추종 기구를 하우징으로 지지한 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 A－A 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 블록과 하부 블록이 이격된 모습을 나타낸 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 블록의 틸팅 축(Za)이 일측으로 틸팅된 모습을 나타낸 도면이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예예 따라 하부 블록의 틸팅 축(Zb)이 타측으로 틸팅된 모습을 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타냈으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 대한 실장 헤드의 전체 구성을 개념적으로 나타내고 있다.

도 1에 도시된 실장 헤드(1)는 상하 방향으로 이동 가능한 헤드 본체(10)를 구비하고 있다. 모터(20)의 구동에 의해 볼 나사 기구(21)가 작동하게 되면 헤드 본체(10)는 상하 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 헤드 본체(10)에는 스핀들(30)이 그 상하 방향축인 Z축 주위로 회전 가능하게 설치되어 있다. 모터(40)의 구동에 의해 벨트 장치(41)가 작동하게 되면 스핀들(30)은 Z축 주위로 회전하게 된다.

스핀들(30)의 하방에는 추종 기구(50)를 통해 반도체 칩을 진공 흡착하는 흡착 장치로서 콜릿(60)이 설치되어 있다. 또한, 스핀들(30)의 상단은 에어 실린더 기구(70)의 실린더 로드(71)에 접속되어 있다. 에어 실린더 기구(70)에는 소정압의 에어가 충전되어 있고, 공기 스프링으로서의 기능을 가진다.

또한, 자세한 것은 후술하겠지만, 추종 기구(50)에 의한 추종 동작 시에는, 모터(20)의 구동에 의해 헤드 본체(10)와 함께 스핀들(30)을 하강시켜 콜릿(60)의 하면을 기판의 표면(2)에 터치시키고, 그 상태에서 소정량(0.5mm 정도) 더 하강시킨다. 이 때, 스핀들(30)은 에어 실린더 기구(70)의 공기 스프링 기능에 의해 헤드 본체(10)에 대해 상대적으로 상방으로 이동하게 된다. 또한, 추종 동작이 완료된 후에, 헤드 본체(10)와 함께 스핀들(30)을 상승시키면, 스핀들(30)은 에어 실린더 기구(70)의 공기 스프링 기능에 의해 헤드 본체(10)에 대해 상대적으로 하방으로 이동하여 초기 위치(원점 위치)로 복귀하게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면 스핀들(30)은 헤드 본체(10)에 대해 Z축 주위로 회전 가능하며, 또한 Z축 방향으로 이동 가능하다. 또한, 본 실시예에 있어서 스핀들(30)은 회전 또는 이동시, 스핀들 가이드(31)에 의해 가이드됨으로써, 회전 또는 이동이 원활하게 된다.

추종 기구(50)는 하우징(80)에 Z축 주위로 회전 가능하도록 지지되어 있다. 그리고, 헤드 본체(10)와 하우징(80) 사이에는 스토퍼 기구(90)가 개재되도록 배치될 수 있다.

이어, 추종 기구(50)에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 추종 기구(50)를 하우징(80)으로 지지한 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 그 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 A－A 단면도이다. 또한, 도 4에는 콜릿(60)이 추가로 도시되어 있다. 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 블록과 하부 블록이 이격된 모습을 나타낸 도면이다. 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 블록의 틸팅 축(Za)이 일측으로 틸팅된 모습을 나타낸 도면이다. 도 5c는 본 발명의 일 실시예예 따라 하부 블록의 틸팅 축(Zb)이 타측으로 틸팅된 모습을 나타낸 도면이다.

추종 기구(50)는, 피스톤 실린더(51), 피스톤 로드(52), 상부 블록(53), 하부 블록(54)을 포함한다.

피스톤 실린더(51)는 본체부(51a)와 덮개부(51b)를 조합하여 이루어지고, 상하 2개소에 배치되는 베어링(55a)(55b)에 의해 하우징(80)에 대해 Z축 주위로 회전 가능하게 설치되어 있다.

피스톤 실린더(51)의 상단부인 덮개부(51b)에는 스핀들(30)의 하단부가 고정되어 있다. 이 때문에, 스핀들(30)이 Z축 주위로 회전하면, 피스톤 실린더(51)도 Z축 주위로 회전한다. 또한, 피스톤 실린더(51)는 하우징(80)에 대해 Z축 방향으로는 이동 불가능하게 설치되어 있다.

피스톤 로드(52)는 상부 로드(52a)와 하부 로드(52b)가 일체로 구성되어 있고, 피스톤 실린더(51) 내에 Z축 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다.

하우징(80)에는 정압(가압 에어)을 공급하기 위한 에어 공급 포트(81)가 설치되어 있다. 그리고, 이 에어 공급 포트(81)에 공급되는 정압(예컨대, 0.5MPa 정도)이 정압 통로(82)를 통해 피스톤 실린더(51) 내에 공급되고, 이 정압에 의해 피스톤 로드(52)는 Z축 방향의 상방으로 가압된다. 또한, 이 정압에 의한 Z축 방향의 상방으로의 가압력을 충분히 확보하기 위해, 피스톤 실린더(51) 및 피스톤 로드(52)의 상단부는 플랜지의 형상으로 확대되도록 구성되어 있다.

상부 블록(53)은 그 하면부에 오목 반구면을 이루는 제1 추종면(53a)을 가지고 있고, 피스톤 실린더(51)의 본체부(51a) 하단부에 고정되어 있다.

하부 블록(54)은 그 하면부에 볼록 반구면을 이루는 제2 추종면(54a)을 가지고 있고, 피스톤 로드(52)의 하부 로드(52b)의 하단부에 형성된 플랜지상의 지지부(52b－1)에 요동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 상부 블록(53)의 제1 추종면(53a)에 대해 하부 블록(54)의 제2 추종면(54a)이 추종함으로써, 상부 블록(53)에 대해 하부 블록(54)이 요동 가능하게 설치되어 있다.

흡착 장치인 콜릿(60)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 하부 블록(54)의 하면 측에 콜릿 홀더(61)를 통해 설치되어 있다.

하우징(80)에는 정압 또는 부압을 공급하기 위한 에어 공급/배기 포트(83)가 설치되어 있다. 이 에어 공급/배기 포트(83)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 에어 통로(100)를 통해 콜릿(60)의 흡착공(60a)에 연통되어 있다. 따라서, 에어 공급/배기 포트(83)로부터 부압(예컨대 -0.1MPa 정도)를 공급하면 에어 통로(100)를 통해 콜릿(60)의 흡착공(60a)에 부압이 공급되고, 이에 따라 콜릿(60)에 반도체 칩이 진공 흡착된다. 그 후, 에어 공급/배기 포트(83)로 정압(예컨대 0.2MPa 정도)를 공급하면, 에어 통로(100)를 통해 콜릿(60)의 흡착공(60a)에 정압이 공급되고, 이에 따라 콜릿(60)으로부터 반도체 칩이 이탈하여 기판에 실장된다.

또한 이 일련의 실장 동작 시에는, 항상 에어 공급 포트(81)로부터 정압이 정압 통로(82)를 통해 피스톤 실린더(51) 내로 공급되고, 이 정압에 의해 피스톤 로드(52)가 Z축 방향 상방으로 가압되게 된다. 그렇게 되면 피스톤 로드(52)의 지지부(52b－1)가 하부 블록(54)을 상방으로 강하게 밀게 되어, 하부 블록(54)은 상부 블록(53)에 밀착되어 고정됨으로써 요동 불가능한 로크(lock) 상태로 된다.

본 실시예에 있어서 에어 통로(100)는, 피스톤 로드(52)(하부 로드(52a))의 상하 방향 중심축(Z축) 상을 지나 콜릿(60)의 흡착공(60a)에 연통되어 있다. 그리고, 본 실시예에 있어서 상부 블록(53)은, 이 에어 통로(100)로부터 분기하여 제1 추종면(53a)으로 통하는 분기 에어 통로(101)를 갖는다.

자세한 것은 후술하겠지만, 추종 기구(50)의 추종 동작 시에, 에어 공급/배기 포트(83)에 정압을 공급하면, 에어 통로(100) 및 분기 에어 통로(101)를 통해 제1 추종면(53a)으로부터 제2 추종면(54a)을 향해 방사상으로 정압이 분출된다. 이에 따라, 상술한 로크 상태가 해제되어 하부 블록(54)이 상부 블록(53)에 대해 요동 가능한 로크 해제 상태가 된다.

이어서, 추종 기구(50)에 의한 추종 동작에 대해 설명한다. 본 실시예에서는 추종 동작의 준비로서 콜릿(60)으로 통하는 에어 통로(100)의 하단부 또는 흡착공(60a)을 막는다. 예컨대 에어 통로(100)의 하단부를 막기 위해서는, 콜릿(60)을 더미 콜릿(미도시)으로 교환할 수 있다. 더미 콜릿이란, 콜릿(60)과 동일한 외형 형상을 가지며, 에어 통로(100)의 하단부가 막혀 있는 형상을 가진다. 또한, 이러한 더미 콜릿을 사용하지 않고, 콜릿(60)을 사용한 상태에서 가변 차단부, 밸브 등의 수단으로 에어 통로(100)의 하단부 또는 흡착공(60a)을 막도록 구성할 수 있다. 그 때문에, 이하의 설명에서는, 콜릿(60)을 사용한 상태로 설명한다.

추종 동작의 실시 전의 콜릿(60) 하면의 높이 위치는, 도 1에 나타낸 바와 같이 Z0 위치(홈 위치)에 있다. 추종 동작 시에는 콜릿(60) 하면의 높이 위치가 Z1 위치가 될 때까지, 헤드 본체(10)를 고속(예컨대, 600mm/s 정도)으로 하강시킨다.

콜릿(60) 하면의 높이 위치가 Z1 위치가 되면, 에어 공급 포트(81)로부터의 정압의 공급을 정지함과 더불어, 정압 통로(82)를 대기 개방 상태로 한다. 이에 따라, 피스톤 로드(52)가 Z축 방향 상방으로 가압되지 않게 되고, 하부 블록(54)이 상부 블록(53)에 고정된 상태가 해제된다. 이어, 에어 공급/배기 포트(83)로부터 정압을 일시적으로(예컨대, 0.5초간 정도) 공급한다. 이 정압은, 정압 에어 통로(100) 및 분기 에어 통로(101)를 통해 제1 추종면(53a)으로부터 제2 추종면(54a)을 향해 하방으로 방사상으로 분출된다. 이에 따라, 하부 블록(54)이 상부 블록(53)에 대해 요동 가능한 로크 해제 상태가 된다.

이어서, 콜릿(60)의 하면이 기판의 표면(2)에 터치할 때까지, 헤드 본체(10)를 저속(예컨대 2mm/s 정도)으로 하강시킨다. 콜릿(60)의 하면이 기판의 표면(2)에 터치하였는지 여부는 주지의 터치 센서로 검지할 수 있다. 콜릿(60)의 하면을 기판의 표면(2)에 터치시킨 후, 헤드 본체(10)를 소정량(0.5mm 정도) 더 하강시켜, 콜릿(60)이 기판의 표면(2)을 소정 시간(예컨대, 2초간 정도) 밀도록 한다. 이에 따라, 콜릿(60)을 홀딩하고 있는 추종 기구(50)의 하부 블록(54)이 기판의 표면(2)에 추종하도록 움직이고, 콜릿(60)의 하면(흡착면)과 기판의 표면(2)이 평행하게 된다.

그 후, 에어 공급/배기 포트(83)으로 부압을 일시적으로(예컨대, 2초간 정도) 공급한다. 이 부압에 의해, 추종 기구(50)의 하부 블록(54)이 상부 블록(53)에 끌어당겨져서 일시 로크 상태가 된다. 또한 그 후, 에어 공급 포트(81)로 정압을 공급한다. 이 정압에 의해 피스톤 로드(52)가 Z축 방향 상방으로 가압되게 되고, 그렇게 되면 피스톤 로드(52)의 지지부(52b－1)가 하부 블록(54)을 상방으로 강하게 밀게 되어, 하부 블록(54)은 상부 블록(53)에 밀착되어 고정됨으로써 요동 불가능한 로크 상태가 된다. 마지막으로, 콜릿(60) 하면의 높이 위치가 Z0 위치가 될 때까지, 헤드 본체(10)를 상승시킨다.

이상과 같이 본 실시예에 따른 실장 헤드(1)는, 추종 기구(50)를 Z축 주위로 회전 가능도록 지지하는 하우징(80)을 구비하고, 하우징(80)에는 에어 공급 포트(81) 및 에어 공급/배기 포트(83)가 배치되어 있다. 따라서, 스핀들(30)의 회전에 따라 추종 기구(50) 및 콜릿(60)이 Z축 주위로 회전하더라도 하우징(80)은 회전하지 않기 때문에, 에어 공급 포트(81) 및 에어 공급/배기 포트(83)에 접속되는 에어 배관(81a)(83a)도 따라 돌지 않는다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 콜릿(60)의 회전 동작이나 추종 기구(50)의 추종 동작에 지장을 초래하지 않고도, 콜릿(60)에 대해 정압과 부압을 선택적으로 공급할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 추종 기구(50)나 콜릿(60)에 에어 공급 포트(81)나 에어 공급/배기 포트(83)가 배치되어 있지 않으므로, 이들을 소형화·경량화할 수 있고, 콜릿(60)의 회전 동작이나 추종 기구(50)의 추종 동작을 부드럽게 수행할 수 있다.

본 실시예에서는, 상부 블록(53) 하면부의 제1 추종면(53a)을 오목 반구면으로 채택하고, 하부 블록(54) 상면부의 제2 추종면(54a)을 볼록 반구면으로 채택하였지만, 이와는 반대로 상부 블록(53) 하면부의 제1 추종면(53a)을 볼록 반구면으로 채택하고, 하부 블록(54) 상면부의 제2 추종면(54a)을 오목 반구면으로 채택할 수도 있다. 또한, 흡착 장치로는, 콜릿(60) 대신에 흡착 노즐을 사용할 수도 있다.

이어, 탄성체(90)가 장착된 추종 기구(50) 및 그 기능에 대해 설명한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 추종 기구(50)에는 흡착 장치인 콜릿(60)에 탄성력을 제공하는 탄성체(90)가 배치되어 있다. 이때 탄성체(90)는 피스톤 실린더(51) 및 피스톤 로드(52) 사이에 배치되어 피스톤 로드(52)에 탄성력을 제공할 수 있다.

보다 상세하게는, 탄성체(90)는 덮개부(51b)의 중앙 하단부 및 상부 로드(52a)의 사이에 배치될 수 있다. 탄성체(90)는 고정된 피스톤 실린더(51)를 기준으로 피스톤 로드(52)의 상부 로드(52a)에 탄성력을 제공할 수 있다. 탄성체(90)의 탄성력을 전달 받은 상부 로드(52a)는 상부 로드(52a)와 일체로 형성되어 탄성체(90)와 연결된 하부 로드(52b)에 탄성력을 전달하고, 하부 로드(52b)는 하부 로드(52b)의 하단부에 형성된 플랜지 상의 지지부(52b-1)에 요동 가능하게 지지된 하부 블록(54)에 탄성력을 전달할 수 있다.

따라서 탄성체(90)의 인장력에 의해 하부 블록(54)이 z축 하방으로 가압되며, 이를 통해 도 5에 도시된 바와 같이 하부 블록(54)과 위치가 고정된 상부 블록(53) 사이에 이격된 갭(G)이 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 상부 블록(53)의 오목 반구면의 제1 추종면(53a)에 대응한 하부 블록(54)의 볼록 반구면의 제2 추종면(54a) 구조, 즉 자이로(Gyro) 구조는 일반적으로 구면간의 접촉을 유지하면서 회전 자유도를 가지고, 목적물의 정도를 모방하여 정도를 일치화시키는 구조를 가질 수 있다. 이때 직면할 수 있는 문제로서, 자이로 구면끼리의 고정은 쉽게 구현이 가능하나, 자이로 구면끼리의 고정을 해제시킬 수 있는 릴리즈 포스(Release Force)를 확보하기는 쉽지 않다.

에어 공급/배기 포트(83)를 통해 공급되는 정압은, 정압 에어 통로(100) 및 분기 에어 통로(101)를 통해 제1 추종면(53a)으로부터 제2 추종면(54a)을 향해 하방으로 방사상으로 분출되고, 이에 따라, 하부 블록(54)이 상부 블록(53)에 대해 요동 가능한 로크 해제 상태가 될 수 있다.

그러나 공기의 힘, 즉 에어 포스(Air Force) 만으로 기구적인 마찰을 이기고 로크(Lock)를 해제(Release)하여 하부 블록(54)이 상부 블록(53)과 마찰 없이 요동하기에는 공간적인 제약으로 힘의 한계를 가질 수 있다. 즉, 공압이 제2 추종면(54a)에 작용하는 면적이 넓지 않아 높은 공기의 힘을 확보하지 못해 자이로 구면인 제2 추종면(54a) 및 하부 블록(54)을 밀어내지 못할 수 있다.

따라서 자이로 구면 간의 마찰을 완전히 제거하기 위해, 공기의 힘, 즉 에어 부상력보다 더 강력하고, 직접적으로 작용하는 물리적 힘의 작용이 필요할 수 있는바, 본 실시예에 따르면, 탄성체(90)의 인장력을 통해 공기의 힘, 즉 에어 부상력보다 높은 물리력을 확보하였다. 이와 같이 공기의 힘과 더불어 탄성체(90)의 인장력이 하부 블록(54) 및 흡착 장치인 콜릿(60)에 적용됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 추종면(53a)과 제2 추종면(54a) 사이 갭(G)이 발생하므로, 갭(G)을 통한 공간 확보로 인해 하부 블록(54) 및 콜릿(60)의 회전 틸팅 축(Za, Zb)의 틸팅 정도가 더 커질 수 있으며, 구면간의 마찰이 제거되어 흡착 장치인 콜릿(60)의 하면과 기판의 표면(2)이 평행하게 되도록 콜릿(60)의 기판 표면에 대한 추종 정확성 및 정밀도가 현저히 향상될 수 있다.

이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.

실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

1: 실장 헤드
10: 헤드 본체
20: 모터
30: 스핀들
50: 추종 기구
60: 콜릿
80: 하우징
90: 탄성체

Claims (5)

1. 상하 방향으로 이동 가능한 헤드 본체;
   상기 헤드 본체에 상하 방향축인 z축 주위로 회전 가능하게 설치되는 스핀들;
   상기 스핀들의 하방에 설치되어 추종 기구를 통해 반도체 칩을 진공 흡착하는 흡착 장치; 및
   상기 추종 기구를 상기 z축 주위로 회전 가능하도록 지지하는 하우징을 포함하고,
   상기 하우징에는 정압 또는 부압을 공급하기 위한 에어 공급/배기 포트가 설치되고, 상기 에어 공급/배기 포트는 에어 통로를 통해 상기 흡착 장치에 연통되고,
   상기 추종 기구에는 상기 흡착 장치에 탄성력을 제공하는 탄성체가 장착되는 실장 헤드.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 추종 기구는,
   상기 하우징에 대해 z축 방향으로 이동 불가능하게 장착된 피스톤 실린더; 및
   상기 피스톤 실린더 내에 z축 방향으로 이동 가능하게 배치된 피스톤 로드를 포함하고,
   상기 탄성체는 상기 피스톤 실린더 및 상기 피스톤 로드 사이에 배치되어 상기 피스톤 로드에 탄성력을 제공하는 실장 헤드.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 피스톤 실린더는 본체부와 덮개부를 포함하고,
   상기 피스톤 로드는 상부 로드와 하부 로드를 포함하고,
   상기 탄성체는 상기 덮개부 및 상기 상부 로드의 사이에 배치된 실장 헤드.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 추종 기구는,
   오목 반구면 및 볼록 반구면 중 어느 하나를 채택한 제1 추종면을 가지는 상부 블록; 및
   오목 반구면 및 볼록 반구면 중 상기 제1 추종면이 채택하지 않은 반구면을 채택한 제2 추종면을 가지고, 상기 탄성체와 연결된 하부 블록을 포함하고,
   상기 제1 추종면에 대해 상기 제2 추종면이 추종함으로써, 상기 상부 블록에 대해 상기 하부 블록이 요동 가능하게 설치되고, 상기 하부 블록의 하면 측에 상기 흡착 장치가 설치되는 실장 헤드.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 추종 기구는, 피스톤 실린더와, 상기 피스톤 실린더 내에 상기 z축 방향으로 이동 가능하게 배치된 피스톤 로드를 더 포함하고,
   상기 피스톤 실린더는 상기 하우징에 대해 상기 z축 주위로 회전 가능하도록 설치되고,
   상기 피스톤 실린더는 상기 하우징에 대해 상기 z축 방향으로 이동 불가능하게 장착되고,
   상기 피스톤 실린더의 하단부에 상기 상부 블록이 고정되고,
   상기 피스톤 로드의 하단부에서 상기 피스톤 로드와 연결된 상기 하부 블록이 상기 상부 블록에 대해 요동 가능하게 설치되고,
   상기 하부 블록은 상기 탄성체에 의해 상기 상부 블록과 이격되는 실장 헤드.

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