KR20230163826A - 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛 - Google Patents

턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛 Download PDF

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KR20230163826A
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최재준
김병록
김태규
김동식
이준기
이상원
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Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛은, 수평선상에서 360도 회전하면서 트레이 상에 놓여진 프로브핀을 한쌍의 좌, 우 집게로 구성된 핀 그리퍼로 잡은 후 이송하는 픽업유닛과, 상기 픽업유닛에 의해 이송된 프로브핀에 솔더페이스트를 도포하는 디핑유닛과, 상기 픽업유닛에 의해 디핑유닛으로부터 이송된 프로브핀의 솔더페이스트에 레이저빔을 조사함으로써 상기 프로브핀을 프로브카드에 본딩하는 레이저 본딩유닛을 포함하는 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛에 있어서, 상기 픽업유닛의 끝단에 구비되어 핀 그리퍼를 X축 또는 Y축 방향으로 선형 이송하는 X축 및 Y축 선형 이송모듈; 상기 X축 및 Y축 선형 이송모듈과 핀 그리퍼 사이에 구비되어 핀 그리퍼를 Xθ축 또는 Yθ축 방향으로 회전시키는 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈; 및 상기 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈과 핀 그리퍼 사이에 구비되어 상기 핀 그리퍼가 프로브핀을 잡거나 놓아줄 수 있도록 핀 그리퍼 사이의 간극을 좁히거나 벌어지도록 이송시키는 그리퍼축 선형 이송모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛 {Multi-axis gripper unit of turntable type probe pin bonding apparatus}
본 발명은 턴테이블 방식의 프로브핀 레이저 본딩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 4면에 각각 취부된 핀 그리퍼가 턴테이블 방식으로 연속적으로 회전하면서 프로브핀을 프로브카드에 자동으로 레이저 본딩하는 턴테이블 방식의 프로브핀 레이저 본딩장치에 있어서, 상기 레이저 본딩장치에 적용되어 마이크로미터 단위로 매우 정밀하게 다축 방향, 예컨대 X축, Y축, Xθ축, Yθ축, 그리퍼축 방향으로 자유로이 직선 또는 회전 운동하면서 프로브핀의 픽업, 디핑, 레이저 본딩 공정을 연속적으로 처리할 수 있는 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 프로브카드는 반도체 기판 상에 형성된 칩의 전기적 성능을 검사하기 위한 장치이다.
보다 구체적으로, 프로브카드 상에는 무수히 많은 복수의 프로브핀이 본딩되며, 복수의 프로브핀은 반도체 칩의 패드와 접촉하여 전기적 신호를 인가하는 방식으로 칩의 정상 유무를 확인한다.
이러한 반도체 소자는 지속적으로 고집적화됨에 따라 반도체 소자의 회로 패턴도 미세화되고 있는 추세이다. 이에 따라, 반도체 소자의 미세 회로 패턴의 간격과 대응되는 간격을 갖도록 프로브핀이 본딩된 프로브카드도 요구되고 있다.
그러나, 종래의 프로브카드의 제조방법은 전자동화가 이루어져 있지 않기 때문에 하나의 프로브카드를 제고하기 위해 많은 시간이 소요되었으며, 불량률도 높았다.
보다 구체적으로, 종래에는 사람이 핀셋을 이용하여 웨이퍼 상의 프로브핀을 카세트로 옮겨 적재하였다. 즉, 종래에는 사람이 직접 수작업으로 웨이퍼 상의 프로브핀을 세로로 세운 다음 카세트에 적재해야 했기 때문에, 프로브핀에 스크래치가 발생하거나, 휨이 발생하여 불량이 발생하는 문제가 있었다.
특히, 최근에는 프로브핀 사이의 간격을 줄이기 위해 프로브핀의 두께가 더욱 미세해지고 있기 때문에 프로브핀의 복원력이 크게 감소하고 있다. 즉, 웨이퍼 상의 프로브핀은 카세트에 수작업으로 옮겨지는 과정에서 작은 충격으로도 쉽게 손상이 발생할 가능성이 더욱 높아지고 있다. 따라서, 프로브핀에 손상이 가지 않는 최소한의 힘을 통해 프로브핀의 이송을 자동화할 필요가 있다.
또한, 종래에는 사람이 프로브핀을 직접 이송하는 경우, 각 사람의 기술 숙련도에 따라 웨이퍼 상의 프로브핀을 카세트에 적재하는 시간이 서로 다르고, 숙련된 사람일 경우에도, 시간당 생산량에 차이가 발생하기 때문에 정확하게 시간 경과에 따른 반제품의 생산량을 예측하는 것이 어려웠다.
그리고, 종래에는 프로브핀을 이송하는 장치의 두께로 인해, 프로브카드에 부착되는 프로브핀 간의 간격을 좁히는 데에 한계가 있었다.
보다 구체적으로, 프로브카드 상으로 프로브핀을 그립하여 이송하는 그립모듈이 일정한 두께를 갖고 있기 때문에, 프로브핀의 두께를 얇게 제조하더라도 프로브카드에 부착되는 프로브핀들의 간격이 최소한 그립모듈의 두께 이하로는 좁힐 수 없다는 한계가 있었다.
따라서, 프로브카드 생산 현장에서는, 전자동으로 이루어지고, 프로브핀에 가해지는 충격을 최소화할 수 있으며, 또한 프로브카드에 부착되는 프로브핀이 간격을 최소화할 수 있는 프로브핀 본딩장치에 대한 요구가 높은 실정이다.
이하, 도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 출원인은 앞서 4면에 각각 취부된 핀 그리퍼가 턴테이블 방식으로 연속적으로 회전하면서 프로브핀을 프로브카드에 자동으로 레이저 본딩하는 턴테이블 방식의 프로브핀 레이저 본딩장치를 기출원한 바 있다.
도 1은 종래 턴테이블 방식의 프로브핀 레이저 본딩장치의 구성을 일 실시예에 따라 보인 평면도이고, 도 2는 도 1의 픽업유닛을 분리하여 보인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래 턴테이블 방식의 프로브핀 레이저 본딩장치(100)는 픽업유닛(110), 디핑유닛(120), 레이저 본딩유닛(130), 석션유닛(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 픽업유닛(110)은 상기 여러 유닛들(120, 130, 140)의 가운데에 위치하며, 수평선상에서 360도 회전하면서 트레이(T) 상에 놓여진 프로브핀(P)을 이송하는 역할을 수행한다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 픽업유닛(110)은 픽업유닛(110)의 우측(도 1 기준)에 배치된 트레이(T)로부터 프로브핀(P)을 집어 픽업한 후 시계방향을 따라 90도만큼 시간차를 두고 회전할 수 있다.
또한, 상기 픽업유닛(110)의 하측(도 1 기준)에는 디핑유닛(120)이 배치되며, 상기 디핑유닛(120)은 픽업유닛(110)에 의해 시계방향으로 90도 회전하여 이송된 프로브핀(P)에 솔더페이스트(solder paste, 도 5 참조)를 도포하는 역할을 수행한다.
또한, 상기 픽업유닛(110)의 좌측(도 1 기준)에는 레이저 본딩유닛(130)이 위치되며, 상기 레이저 본딩유닛(130)은 픽업유닛(110)에 의해 디핑유닛(120)으로부터 시계방향으로 90도 회전하여 이송된 프로브핀(P)의 솔더페이스트에 레이저빔을 조사함으로써 상기 프로브핀(P)을 프로브카드(S)에 본딩하는 역할을 수행한다.
또한, 상기 픽업유닛(110)의 상측(도 1 기준)에는 석션유닛(140)이 위치되며, 상기 석션유닛(140)은 픽업유닛(110)에 의해 레이저 본딩유닛(130)으로부터 시계방향으로 90도 회전하여 이송된 프로브핀(P) 중 불량이 발생된 경우 상기 불량 프로브핀(P)을 흡입하여 제거하는 역할을 수행한다.
즉, 상기 픽업유닛(110)은, 기 설정된 각도(예컨대, 90도)만큼 시간차를 두고 시계방향으로 회전하면서 트레이(T)로부터 프로브핀(P)을 집어 고정한 후, 디핑유닛(120)에 의한 디핑 공정, 레이저 본딩유닛(130)에 의한 레이저 본딩 공정 및 석션유닛(140)에 의한 석션 공정을 순차적으로 수행하게 된다.
이하, 도 2를 참조하여 상기 픽업유닛의 구성에 대해 자세히 살펴보면 다음과 같다.
상기 픽업유닛(110)의 가장 하단에는 프로브핀(P)을 그립(grip)하여 고정하기 위한 집게 형상의 핀 그리퍼(112)가 구비된다.
또한, 상기 핀 그리퍼(112)의 상단에는 프로브핀(P)에 일정한 그립 포스(Grip force)가 가해지도록 핀 그리퍼(112)를 제어하는 포스 제어부(114)가 구비된다.
또한, 상기 핀 그리퍼(112)와 포스 제어부(114)는 Z축 구동부(116)에 장착된 상태로, 상기 Z축 구동부(116)의 상하 구동에 의해 상기 핀 그리퍼(112)와 포스 제어부(114)도 함께 상하로 승하강된다.
또한, 상기 Z축 구동부(116)는 사각 박스 형태의 몸체부(117)의 각 측면마다 구비되는데, 상기 몸체부(117)는 서로 수직한 4개의 측면을 갖는다.
이에 따라 상기 몸체부(117)의 각 측면에 핀 그리퍼(112), 포스 제어부(114) 및 Z축 구동부(116)가 각각 구비된다.
또한, 상기 몸체부(117)의 상단에는 회전 구동부(118)가 일체로 결합되어 있으며, 상기 회전 구동부(118)의 회전력에 의해 예컨대, 몸체부(117)가 90도만큼 회전하게 된다.
이때, 상기 몸체부(117)가 회전하면 상기 몸체부(117)의 각 측면에 고정 결합된 핀 그리퍼(112), 포스 제어부(114) 및 Z축 구동부(116)도 상기 몸체부(117)와 함께 회전된다.
또한, 상기 회전 구동부(118)의 상단 회전축(118a)에는 겐트리 형태의 지지프레임(119)이 결합되어 있음에 따라 상기 지지프레임(119)에 의해 회전 구동부(118)를 포함한 픽업유닛(110)이 회전가능하게 지지된다.
그러므로, 상기 픽업유닛(110)에 의해서 트레이(T) 상의 놓여진 채 공급되는 프로브핀(P)을 픽업하여 수평선상에서 기 설정된 각도만큼 시계방향으로 이송할 수 있다.
그러나, 상술한 바의 종래 프로브핀 레이저 본딩장치의 픽업유닛은 나날이 마이크로미터 단위로 미세화되어가는 프로브핀을 픽업, 디핑, 레이저 본딩 공정을 연속적으로 처리하기 위해서는 무엇보다도 핀 그리퍼가 마이크로미터 단위로 X, Y, Z축 방향으로 직선 또는 회전 운동하며 매우 정교하게 자유로이 이송되어야만 하는 개선과제가 남아 있었다.
(특허문헌 1) 한국 등록특허 제1748583호 (2017.06.13. 등록)
(특허문헌 2) 한국 등록특허 제1879376호 (2018.07.11. 등록)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 4면에 각각 취부된 핀 그리퍼가 턴테이블 방식으로 연속적으로 회전하면서 프로브핀을 프로브카드에 자동으로 레이저 본딩하는 턴테이블 방식의 프로브핀 레이저 본딩장치에 있어서, 상기 레이저 본딩장치에 적용되어 마이크로미터 단위로 매우 정밀하게 다축 방향, 예컨대 X축, Y축, Xθ축, Yθ축, 그리퍼축 방향으로 자유로이 직선 또는 회전 운동하면서 프로브핀의 픽업, 디핑, 레이저 본딩 공정을 연속적으로 처리할 수 있는 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일 실시예에 따라, 수평선상에서 360도 회전하면서 트레이 상에 놓여진 프로브핀을 한쌍의 좌, 우 집게로 구성된 핀 그리퍼로 잡은 후 이송하는 픽업유닛과, 상기 픽업유닛에 의해 이송된 프로브핀에 솔더페이스트를 도포하는 디핑유닛과, 상기 픽업유닛에 의해 디핑유닛으로부터 이송된 프로브핀의 솔더페이스트에 레이저빔을 조사함으로써 상기 프로브핀을 프로브카드에 본딩하는 레이저 본딩유닛을 포함하는 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛에 있어서, 상기 픽업유닛의 끝단에 구비되어 핀 그리퍼를 X축 또는 Y축 방향으로 선형 이송하는 X축 및 Y축 선형 이송모듈; 상기 X축 및 Y축 선형 이송모듈과 핀 그리퍼 사이에 구비되어 핀 그리퍼를 Xθ축 또는 Yθ축 방향으로 회전시키는 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈; 및 상기 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈과 핀 그리퍼 사이에 구비되어 상기 핀 그리퍼가 프로브핀을 잡거나 놓아줄 수 있도록 핀 그리퍼 사이의 간극을 좁히거나 벌어지도록 이송시키는 그리퍼축 선형 이송모듈;을 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 X축 및 Y축 선형 이송모듈은 각각, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 X축 또는 Y축 방향으로 배치되는 압전 엑추에이터; 및 상기 압전 엑추에이터의 모션에 의해 X축 및 Y축 방향으로 선형 이송되는 슬라이드 프레임;을 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 압전 엑추에이터는 슬라이드 프레임에 일체로 결합된 튜브 핀 부재에 삽입된 상태로 구비되어 상기 압전 엑추에이터의 모션에 의해 튜브 핀 부재 및 슬라이드 프레임을 X축 또는 Y축 방향으로 선형 이송한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 베이스 프레임 및 슬라이드 프레임에는 각각 스케일 바와 엔코더 PCB가 더 부가되어 슬라이드 프레임의 X축 또는 Y축 방향 선형 이송량을 제어한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈은 각각, 커버 프레임; 상기 커버 프레임 사이에 회전가능하게 구비되는 로터리 블록; 및 상기 커버 프레임을 관통하여 결합된 상태로 로터리 블록을 Xθ축 또는 Yθ축 방향으로 회전시키는 압전 엑추에이터;를 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 로터리 블록의 회전축 일측에는 적어도 둘 이상의 플레이트 스프링이 결합됨과 함께 압전 엑추에이터가 상기 플레이트 스프링 사이에 삽입된 상태로 구비되어 상기 압전 엑추에이터의 모션에 의해 플레이트 스프링 및 로터리 블록을 Xθ축 또는 Yθ축 방향으로 회전 이송한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 커버 프레임 및 로터리 블록에는 각각 스케일 바와 엔코더 PCB가 더 부가되어 로터리 블록의 Xθ축 또는 Yθ축 방향 회전 이송량을 제어한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 그리퍼축 선형 이송모듈은, 그리퍼 베이스 프레임; 상기 그리퍼 베이스 프레임에 X축 방향으로 끼워져 구비되는 압전 엑추에이터; 및 상기 압전 엑추에이터의 모션에 의해 X축 방향으로 선형 이송되는 그리퍼 슬라이드 프레임;을 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 그리퍼 베이스 프레임 및 그리퍼 슬라이드 프레임에는 핀 그리퍼의 좌, 우 집게 중 하나가 각각 고정되고, 상기 그리퍼 슬라이드 프레임의 X축 방향 선형 이송에 따라 핀 그리퍼가 프로브핀을 잡거나 놓아줄 수 있도록 핀 그리퍼의 좌, 우 집게 사이의 간극이 좁아지거나 벌어지도록 동작된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 그리퍼 베이스 프레임 및 그리퍼 슬라이드 프레임에는 각각 스케일 바와 엔코더 PCB가 더 부가되어 그리퍼 슬라이드 프레임의 X축 방향 선형 이송량을 제어한다.
상술한 바와 같은 본 발명은 턴테이블 방식의 프로브핀 레이저 본딩장치에 부가된 다축 그리퍼 유닛이 마이크로미터 단위로 매우 정밀하게 다축 방향, 예컨대 X축, Y축, Xθ축, Yθ축, 그리퍼 X축 방향으로 자유로이 직선 또는 회전 운동하며, 프로브핀의 픽업, 디핑, 레이저 본딩 처리가 가능함으로써 프로브핀 본딩 공정의 효율 및 정밀도가 대폭 향상되는 효과가 있다.
이에 따라, 마이크로미터 단위로 나날이 미세화되어 가는 프로브핀의 레이저 본딩 공정에 대비할 수 있음은 물론, 프로브핀의 픽업, 디핑, 레이저 본딩 등의 공정을 연속적으로 수행하는 동안 매우 미세하고 정교한 프로브핀에 가해질 수 있는 물리적 손상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 턴테이블 방식의 프로브핀 레이저 본딩장치의 구성을 일 실시예에 따라 보인 평면도
도 2는 도 1의 픽업유닛을 분리하여 보인 사시도
도 3은 본 발명 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛을 일 실시예에 따라 전체적으로 보인 사시도
도 4는 도 3의 X축 및 Y축 선형 이송모듈을 확대하여 보인 요부 분해 사시도
도 5는 도 3의 Yθ축 회전 이송모듈을 확대하여 보인 요부 분해 사시도
도 6은 도 3의 Xθ축 회전 이송모듈을 확대하여 보인 요부 분해 사시도
도 7은 도 3의 그리퍼축 선형 이송모듈을 확대하여 보인 요부 분해 사시도
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자,단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 앞서 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 수평선상에서 360도 회전하면서 트레이 상에 놓여진 프로브핀을 한쌍의 좌, 우 집게로 구성된 핀 그리퍼로 잡은 후 이송하는 픽업유닛과, 상기 픽업유닛에 의해 이송된 프로브핀에 솔더페이스트를 도포하는 디핑유닛과, 상기 픽업유닛에 의해 디핑유닛으로부터 이송된 프로브핀의 솔더페이스트에 레이저빔을 조사함으로써 상기 프로브핀을 프로브카드에 본딩하는 레이저 본딩유닛을 포함하는 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛에 대한 것이다.
도 3은 본 발명 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛을 일 실시예에 따라 전체적으로 보인 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다축 그리퍼 유닛은 일 실시예에 따라 5축 모듈로 구성될 수 있다.
먼저, 5축 모듈의 제1, 제2 구성요소로서, 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 픽업유닛(110) 끝단에 구비되어 핀 그리퍼(112)를 X축 또는 Y축 방향으로 선형 이송하는 X축 및 Y축 선형 이송모듈(1100: 1110, 1120)을 구비한다.
또한, 본 발명은 제3, 제4 구성요소로서, 상기 X축 및 Y축 선형 이송모듈(1100)과 핀 그리퍼(112) 사이에 구비되어 상기 핀 그리퍼(112)를 Xθ축 또는 Yθ축 방향으로 회전시키는 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈(1200: 1210, 1220)을 구비한다.
또한, 본 발명은 제5 구성요소로서, 상기 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈(1200)과 핀 그리퍼(112) 사이에 구비되어 상기 핀 그리퍼(112)가 프로브핀(미도시)을 잡거나 놓아줄 수 있도록 핀 그리퍼(112) 사이의 간극을 좁히거나 벌어지도록 이송시키는 그리퍼축 선형 이송모듈(1300)을 구비한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 그리퍼축 선형 이송모듈(1300)에 핀 그리퍼(112)를 나사 결합하여 고정하기 위해 별도의 브라켓(1500)이 더 구비될 수 있다.
도 4는 도 3의 X축 및 Y축 선형 이송모듈을 확대하여 보인 요부 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 X축 및 Y축 선형 이송모듈(1110)(1120)은 각각, ‘
Figure pat00001
’자 형상의 베이스 프레임(1111)(1121)과, 상기 베이스 프레임에 X축 또는 Y축 방향으로 배치되는 압전 엑추에이터(1114)(1124)와, 상기 압전 엑추에이터(1114)(1124)에 전기 에너지가 부가됨에 따라 선택적으로 가해지는 진동 등의 모션에 의해 X축 또는 Y축 방향으로 선형 이송되는 슬라이드 프레임(1112)(1122)을 포함하여 구성된다.
상기 압전 엑추에이터는, 일례로 압전세라믹을 이용하는 초소형 압전 엑추에이터일 수 있다. 상기 초소형 압전 엑추에이터는 한쪽 방향으로 분극된 압전세라믹에 전계를 인가함으로써 분극 방향과 인가된 전계 방향에 따라 압전세라믹에 수축 또는 팽창 운동이 발생하며, 이와 같은 굴곡 진동을 이동축에 전달하여 이동체가 선형 운동을 하게 된다.
또한, 상기 압전 엑추에이터(1114)(1124)는 슬라이드 프레임(1112)(1122)에 일체로 결합된 튜브 핀 부재(1113)(1123)에 삽입된 상태로 구비되어 상기 압전 엑추에이터(1112)(1122)에 전기 에너지가 부가됨에 따라 진동 등의 미세한 모션이 발생되고, 상기 압전 엑추에이터(1112)(1122)의 모션에 의해 튜브 핀 부재(1113)(1123) 및 슬라이드 프레임(1112)(1122)은 X축 또는 Y축 방향으로 매우 정밀하게 선형 이송된다.
또한, 상기 베이스 프레임(1111)(1121) 및 슬라이드 프레임(1112)(1122)에는 각각 스케일 바(1115)(1125)와 엔코더 PCB(1116)(1126)가 더 부가되어 있음에 따라 슬라이드 프레임(1112)(1122)의 X축 또는 Y축 방향 선형 이송량이 정밀하게 제어된다.
이에 따라, 상기 압전엑추에이터(1112)(1122), 스케일 바(1115)(1125) 및 엔코더 PCB(1116)(1126)의 구성에 의해 X축 및 Y축 선형 이송모듈(1110)(1120)은 슬라이드 프레임(1112)(1122)를 마이크로미터 단위로 매우 정밀하게 선형 이송하게 된다.
도 5는 도 3의 Yθ축 회전 이송모듈을 확대하여 보인 요부 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 Yθ축 회전 이송모듈(1210)은 각각, 한쌍의 좌, 우 커버 프레임(1211-L, 1211-R)과, 상기 커버 프레임(1211-L, 1211-R) 사이에 회전가능하게 구비되는 로터리 블록(1212)과, 상기 커버 프레임(1211-L, 1211-R)을 관통하여 결합된 상태로 로터리 블록(1212)을 Yθ축 방향으로 회전시키는 압전 엑추에이터(1214)를 포함하여 구성된다.
상기 로터리 블록(1212)은 도 5에서 도시된 것처럼, 일 실시예에 따라 회전축의 일부에 원호상의 둥근 만곡면을 갖는 회전뭉치로 형성되고, 상기 둥근 만곡면의 좌, 우측면에는 각각 한쌍의 플레이트 스프링(1213)이 결합된다.
이때, 상기 플레이트 스프링(1213)은 적어도 하나 이상의 스페이서(1217)에 의해 일정 간격만큼 서로 이격된 상태로 로터리 블록(1212)에 고정 결합된다.
계속해서, 상기 압전 엑추에이터(1214)는 상기 한쌍의 플레이트 스프링(1213) 사이에 삽입된 상태로 배치됨에 따라 상기 압전 엑추에이터(1214)의 진동 등 미세한 모션에 의해 플레이트 스프링(1213) 및 로터리 블록(1212)이 Yθ축 방향으로 정밀하게 회전 이송된다.
또한, 상기 좌, 우 커버 프레임(1211-L, 1211-R) 및 로터리 블록(1212)에는 각각 스케일 바(1215)와 엔코더 PCB(1216)가 더 부가되어 로터리 블록(1212)의 Xθ축 또는 Yθ축 방향 회전 이송량을 정밀하게 제어한다.
도 6은 도 3의 Xθ축 회전 이송모듈을 확대하여 보인 요부 분해 사시도이다.
도 6은 Xθ축 회전 이송모듈의 일 실시예를 보인 것으로, 상기 도 5의 커버 프레임 구성과 달리 도 6의 Xθ축 회전 이송모듈의 커버 프레임(1221)은 일체형으로 형성될 수 있으며, 나머지 구성(1222, 1223, 1224, 1225, 1226, 1227)은 도 5의 구성과 동일하게 적용될 수 있다. 이하, 도 5의 구성과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 7은 도 3의 그리퍼축 선형 이송모듈을 확대하여 보인 요부 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 그리퍼축 선형 이송모듈(1300)은, 그리퍼 베이스 프레임(1301)과, 상기 그리퍼 베이스 프레임(1301)에 X축 방향으로 끼워져 구비되는 압전 엑추에이터(1303)와, 상기 압전 엑추에이터(1303)의 모션에 의해 X축 방향으로 선형 이송되는 그리퍼 슬라이드 프레임(1302)을 포함하여 구성된다.
상기 압전 엑추에이터(1304)는 그리퍼 슬라이드 프레임(1302)과 결합된 튜브 핀 부재(1303)에 삽입된 상태로 압전 엑추에이터(1304)에 진동 등이 미세한 모션이 발생되면 튜브 핀 부재(1303) 및 그리퍼 슬라이드 프레임(1302)을 X축 방향으로 마이크로미터 스케일로 정밀하게 선형 이송시킨다.
이때, 상기 그리퍼 베이스 프레임(1301) 및 그리퍼 슬라이드 프레임(1302)에는 앞서 도 3에서 도시된 것처럼 핀 그리퍼(112)의 좌, 우 집게(112-L, 112-R)가 각각 고정되고, 상기 그리퍼 슬라이드 프레임(1302)의 X축 방향 선형 이송에 따라 핀 그리퍼(112)가 프로브핀(미도시)을 잡거나 놓아줄 수 있도록 핀 그리퍼(112)의 좌, 우 집게(112-L, 112-R) 사이의 간극이 좁아지거나 벌어지도록 동작된다.
또한, 상기 그리퍼 베이스 프레임(1301) 및 그리퍼 슬라이드 프레임(1302)에는 각각 스케일 바(1305)와 엔코더 PCB(1306)가 더 부가되어 그리퍼 슬라이드 프레임(1302)의 X축 방향에서의 선형 이송량을 정밀하게 제어한다.
아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.
112 (112-L, 112-R) : 핀 그리퍼 (좌, 우 집게)
1000 : (본 발명) 다축 그리퍼 유닛 1100 : X축 및 Y축 선형 이송모듈
1110 : X축 선형 이송모듈 1120 : Y축 선형 이송모듈
1111, 1121 : 베이스 프레임 1112, 1122 : 슬라이드 프레임
1113, 1123 : 튜브 핀 부재 1114, 1124 : 압전 엑추에이터
1115, 1125 : 스케일 바 1116, 1126 : 엔코더 PCB
1200 : Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈 1210 : Yθ축 회전 이송모듈
1220 : Xθ축 회전 이송모듈 1211 : 커버 프레임
1212, 1222 : 로터리 블록 1213, 1223 : 플레이트 스프링
1214, 1224 : 압전 엑추에이터 1215, 1225 : 스케일 바
1216, 1226 : 엔코더 PCB 1217, 1227 : 스페이서
1300 : 그리퍼축 선형 이송모듈 1301 : 그리퍼 베이스 프레임
1302 : 그리퍼 슬라이드 프레임 1303 : 튜브 핀 부재
1304 : 압전 엑추에이터 1305 : 스케일 바
1306 : 엔코더 PCB

Claims (10)

  1. 수평선상에서 360도 회전하면서 트레이 상에 놓여진 프로브핀을 한쌍의 좌, 우 집게로 구성된 핀 그리퍼로 잡은 후 이송하는 픽업유닛과, 상기 픽업유닛에 의해 이송된 프로브핀에 솔더페이스트를 도포하는 디핑유닛과, 상기 픽업유닛에 의해 디핑유닛으로부터 이송된 프로브핀의 솔더페이스트에 레이저빔을 조사함으로써 상기 프로브핀을 프로브카드에 본딩하는 레이저 본딩유닛을 포함하는 턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛에 있어서,
    상기 픽업유닛의 끝단에 구비되어 핀 그리퍼를 X축 또는 Y축 방향으로 선형 이송하는 X축 및 Y축 선형 이송모듈;
    상기 X축 및 Y축 선형 이송모듈과 핀 그리퍼 사이에 구비되어 핀 그리퍼를 Xθ축 또는 Yθ축 방향으로 회전시키는 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈; 및
    상기 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈과 핀 그리퍼 사이에 구비되어 상기 핀 그리퍼가 프로브핀을 잡거나 놓아줄 수 있도록 핀 그리퍼 사이의 간극을 좁히거나 벌어지도록 이송시키는 그리퍼축 선형 이송모듈;을 포함하는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 X축 및 Y축 선형 이송모듈은 각각,
    베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 X축 또는 Y축 방향으로 배치되는 압전 엑추에이터; 및
    상기 압전 엑추에이터의 모션에 의해 X축 및 Y축 방향으로 선형 이송되는 슬라이드 프레임;을 포함하는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압전 엑추에이터는 슬라이드 프레임에 일체로 결합된 튜브 핀 부재에 삽입된 상태로 구비되어 상기 압전 엑추에이터의 모션에 의해 튜브 핀 부재 및 슬라이드 프레임을 X축 또는 Y축 방향으로 선형 이송하는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임 및 슬라이드 프레임에는 각각 스케일 바와 엔코더 PCB가 더 부가되어 슬라이드 프레임의 X축 또는 Y축 방향 선형 이송량을 제어하는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 Xθ축 및 Yθ축 회전 이송모듈은 각각,
    커버 프레임;
    상기 커버 프레임 사이에 회전가능하게 구비되는 로터리 블록; 및
    상기 커버 프레임을 관통하여 결합된 상태로 로터리 블록을 Xθ축 또는 Yθ축 방향으로 회전시키는 압전 엑추에이터;를 포함하는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 로터리 블록의 회전축 일측에는 적어도 둘 이상의 플레이트 스프링이 결합됨과 함께 압전 엑추에이터가 상기 플레이트 스프링 사이에 삽입된 상태로 구비되어 상기 압전 엑추에이터의 모션에 의해 플레이트 스프링 및 로터리 블록을 Xθ축 또는 Yθ축 방향으로 회전 이송하는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 커버 프레임 및 로터리 블록에는 각각 스케일 바와 엔코더 PCB가 더 부가되어 로터리 블록의 Xθ축 또는 Yθ축 방향 회전 이송량을 제어하는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 그리퍼축 선형 이송모듈은,
    그리퍼 베이스 프레임;
    상기 그리퍼 베이스 프레임에 X축 방향으로 끼워져 구비되는 압전 엑추에이터; 및
    상기 압전 엑추에이터의 모션에 의해 X축 방향으로 선형 이송되는 그리퍼 슬라이드 프레임;을 포함하는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 그리퍼 베이스 프레임 및 그리퍼 슬라이드 프레임에는 핀 그리퍼의 좌, 우 집게 중 하나가 각각 고정되고, 상기 그리퍼 슬라이드 프레임의 X축 방향 선형 이송에 따라 핀 그리퍼가 프로브핀을 잡거나 놓아줄 수 있도록 핀 그리퍼의 좌, 우 집게 사이의 간극이 좁아지거나 벌어지도록 동작되는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 그리퍼 베이스 프레임 및 그리퍼 슬라이드 프레임에는 각각 스케일 바와 엔코더 PCB가 더 부가되어 그리퍼 슬라이드 프레임의 X축 방향 선형 이송량을 제어하는,
    턴테이블 방식 프로브핀 레이저 본딩장치의 다축 그리퍼 유닛.
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