KR980013493A - 자동 콜렛 교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 도브테일 형상의 홈과 통공이 형성된 복수의 제1척 부재, 상기 제1척 부재의 통공을 통해 실린더 로드가 제어 가능하게 왕복 운동하는 제1실린더, 제어 가능하게 평면 및 승강 운동하는 아암 부재, 상기 이암 부재의 단부에 장착되며 도브테일 홈과 통공이 형성된 제2척 부재 및, 상기 제2척 부재의 통공을 통해 실린더 로드가 제어 가능하게 왕복 운동하는 제2실린더를 포함하며, 상기 제1척 부재 및 제2척 부재의 도버테일 형상 홈에 대응하는 양 측면을 가진 콜렉을 교환하기 위한 자동 콜렛 교환기가 제공된다. 칩 사이즈의 변경에 따른 콜렛의 교환이 신속하고 정확하게 이루어진다.

Description

자동 콜렛 교환기

본 발명은 자동 콜렛 교환기(auto collet changer)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이 본딩 장치에서 도브테일(dove-tail) 형상을 가진 다수의 콜렛을 칩 사이즈에 따라서, 자동적으로 선택할 수 있는 자동 콜렛 교환기에 관한 것이다.

일반적으로 다이 본딩 장치에서는 웨이퍼상의 칩을 리이드 프레임이나 인쇄 회로 기판에 본딩할 수 있도록 칩을 이송하는 작용이 포함된다. 웨이퍼상의 반도체 칩은 매우 작은 크기를 가지므로, 칩은 보통 노즐이나 콜렛(collet)을 이용하여 진공의 작용으로 파지된 상태에서 이송된다. 콜렛의 경우 반도체 칩은 다양한 크기를 가지므로, 반도체 칩의 사이즈에 따라서 다양한 크기의 콜렛을 교환해주어야 한다.

종래 기술에 따르면, 콜렛의 교환은 작업자의 수작업으로 수행되었다. 작업자는 콜렛을 종류별로 분류하여 보유하고 있다가, 콜렛의 교환이 필요할때 사용중인 콜렛과 보유중인 콜렛을 상호 교환한다. 콜렛의 교환에는 조립용 지그(jig)가 사용될뿐만 아니라 숙련된 작업자가 상대적으로 많은 시간을 투입하여 작업을 진행하므로 생산성이 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 칩 사이즈 변경에 따른 콜렛의 교환이 자동적으로 수행될 수 있는 자동 콜렛 교환기(auto collet changer)를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 콜렛 교환기의 구성을 설명하기 위한 개념적인 사시도.

도 2는 자동 콜렛 교환기의 구성을 설명하기 위한 개념적인 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 자동 콜렛 교환기의 평면도.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단하여 도시한 개략적인 측면 단면도이다.

도 5는 본 발명의 자동 콜렛 교환기가 설치된 다이 본딩 장치의 본딩 헤드 아암의 예를 도시하는 개략적인 사시도.

도 6은 본 발명의 자동 콜렛 교환기가 설치된 다이 본딩 장치의 일부에 대한 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 콜렛 12 : 교환기

13 : 본딩 헤드 아암 14 : 교환기 척(chuck)

본 발명의 다른 목적은 로타리 스텝핑 모터에 의해 회전 구동되며 도브테일 형상을 가진 다수의 척(chuck)과 실린더를 구비하는 자동 콜렛 교환기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 도브테일 형상의 홈과 통공이 형성된 복수의 제1척 부재, 상기 제1척 부재의 통공을 통해 실린더 로드가 제어 가능하게 왕복 운동하는 제1실린더, 제어 가능하게 평면 및 승강 운동하는 아암 부재, 상기 아암 부재의 단부에 장착되며 도브테일 홈과 통공이 형성된 제2척 부재 및, 상기 제2척 부재의 통공을 통해 실린더 로드가 제어 가능하게 왕복 운동하는 제2실린더를 포함하며, 상기 제1척 부재 및 제2척 부재의 도버테일 형상 홈에 대응하는 양 측면을 가진 콜렛을 교환하기 위한 자동 콜렛 교환기가 제공된다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 아암 부재는 다이 본딩 장치의 본딩 헤드에 장착된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 복수의 제1척 부재를 회전 제어 가능하도록 로타리 액튜에이터를 더 구비된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 복수의 제1척 부재를 제어 가능하게 회전 구동하도록 로타리 스텝 모터를 더 구비한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 복수의 제1척 부재는 상기 로터리 스텝 모터의 인덕터의 상부에 등간격으로 고정된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 복수의 제1척 부재에 수용된 콜렛을 지지하도록 그 일측에 설치된 탄성 부재를 더 구비한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 콜렛 교환기의 구성을 설명하기 위한 개념적인 사시도이다.

도면을 참조하면, 콜렛(11)은 도브테일(dovetail) 형상의 양 측면(11a, 11b)을 가진다. 콜렛(11)은 교환기(12)와 본딩 헤드 아암(13) 사이에서 교환이 이루어진다. 교환기(12)는 척(14)을 포함하며, 척(14)에는 콜렛(11)의 도브테일 형상 측면(11a)에 대응하는 홈(16)이 형성된다. 도 1에는 교환기(12)의 척(14)이 하나만 도시되어 있으나 이는 예시적인 것으로서, 실제에 있어서는 다수의 척(14)이 교환기(12)에 포함된다. 한편, 본딩 헤드 아암(13)은 본딩 헤드 척(15)을 포함하며, 본딩 헤드 척(15)에는 콜렛(11)의 도브테일 형상 측면(11b)에 대응하는 홈(17)이 형성된다.

교환기(12)의 척(14)의 일측에는 실린더(18)가 배치된다. 실린더(18)의 로드(19)는 척(14)에 형성된 통공(20)을 통해서 삽입 운동을 할 수 있다. 척(14)의 다른 일측에는 콜렛(11)이 안전하게 놓일 수 있도록 판 스프링(23)이 배치된다. 콜렛(11)은 도브테일 형상의 측면(11a)이 척(14)의 수직 상방으로부터 홈(16)을 향해 하강함으로써 척(14)의 홈(16)에 삽입될 수 있다. 완전히 삽입이 이루어지면 콜렛(11)은 판 스프링(23)의 상부에 지지되며, 실린더(18)의 로드(19)가 통공(20)을 통해서 전진함으로써 도브테일 형상 측면(11a)과 홈(16)이 상호 밀착 가압된다.

본딩 헤드 아암(13)의 단부에도 본딩 헤드 척(15)이 부착된다. 본딩 헤드 척(15)의 일측에는 실린더(21)가 설치되며, 실린더 로드(22)는 본딩 헤드 척(15)에 형성된 통공(미도시)을 통해서 홈(17)을 향해 전진하거나 후진 운동을 할 수 있다.

본딩 헤드 아암(13)은 도시되지 않은 구동 수단에 의해 제어 가능하게 수직 방향으로 운동할 수 있다. 따라서 실린더(21)의 로드(22)가 후진된 상태일때, 본딩 헤드 척(15)에 형성된 홈(17)에 콜렛(11)의 도브테일 측면(11b)이 삽입되도록 본딩 헤드 아암(13)이 하강하면 홈(17)내에 콜렛(11)의 측면(11b)이 삽입될 수 있다. 다음에 실린더 로드(22)가 전진하면 콜렛(11)이 홈(17)내에 가압 밀착될 수 있다.

도 2는 자동 콜렛 교환기의 구성을 설명하기 위한 개념적인 평면도로서, 도 1과 동일한 도면 부호는 도 1의 구성 요소와 동일한 것을 지시한다.

도면을 참조하면, 교환기 척(14)의 홈(16)과 본딩 헤드 척(15)의 홈(17)은 콜렛(11)의 양 측면(11a, 11b)보다 크게 형성되어 있으며, 실린더 로드(19, 22)가 홈(16, 17)을 향해 전진함으로써 콜렛(11)이 각각의 홈(16, 17)에 밀착되고, 실린더 로드(19, 22)가 홈(16, 17)의 반대 방향으로 후진함으로써 밀착 상태가 해제된다. 도면 번호 25 로 지시된 것은 콜렛(11)의 진공 라인이며, 이것은 콜렛(11)이 본딩 헤드 척(15)에 고정되었을때 본딩 헤드 척(15)에 형성된 진공 라인(26)과 연통한다. 콜렛(11)의 진공 라인(25)은 콜렛(11)이 반도체 칩을 흡착할때 사용된다.

도 3은 본 발명에 따른 자동 콜렛 교환기의 평면도를 도시한 것이다. 자동 콜렛 교환기(30)에는 도 1에 도시된 교환기 척(14)과 판 스프링(23)이 원형의 로타리 스텝 모터(31) 상부에 복수개 배치된다. 도면에 도시된 실시예에서는 45도 간격으로 다수의 교환기 척(14)과 판 스프링(23)이 배치되어 있다. 또한 중심부에는 실린더(18)가 배치된다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단하여 도시한 개략적인 측면 단면도이다. 도면을 참조하면, 로타리 스텝 모터(31)는 하부의 스테이터(41a)와 상부의 인덕터(41b)를 구비한다. 스테이터(41a)는 고정되는 반면에, 인덕터(41b)는 상기 스테이터(41a)상에서 제어 가능하게 회전한다. 인덕터(41b)의 상부에는 각각의 교환기 척(14)과 판 스프링(23)이 배치되어 있으며, 이들은 인덕터(41b)의 회전에 따라 제어 가능하게 회전할 수 있다. 실린더(18)는 고정 상태를 유지한다. 로타리 스텝핑 모터(31)는 각각의 교환기 척(14)을 그에 형성된 통공(20)을 통해서 실린더 로드(19)가 전진하거나 후진할 수 있는 위치로 회전시킨다. 도면에 도시된 실시예에서는 로타리 스텝핑 모터가 사용되었으나, 다른 실시예에서는 다른 구동 수단이 이용될 수 있을 것이다. 예를 들면, 로타리 액튜에이터를 이용하여 교환기의 상부에 배치된 척들을 제어 가능하게 회전시킬 수 있을 것이다.

이하 본 발명에 따른 자동 콜렛 교환기의 작용을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 다양한 반도체 칩 사이즈에 해당하는 각각의 콜렛(11)들은 인덕터(41b)의 원주면에 등간격으로 배치된 교환기 척(14)에 유지되어 있다. 콜렛(11)의 일 측면(11a)는 척(14)의 홈(16)내에 밀착되지 아니한 상태로 유지되며, 그 저면은 판 스프링(23)과 접촉됨으로써 지지된다.

도 1에 도시된 본딩 헤드 아암(13)이 특정의 콜렛(11)을 본딩 헤드 척(15)에 고정시키려면, 특정의 콜렛(11)이 유지된 특정의 척(14)이 실린더(18)의 전방에 오도록 인덕터(41b)가 회전한다. 다음에 실린더(18)의 로드(19)는 특정의 척(14)에 형성된 통공(20)을 통해서 전진함으로써 콜렛(11)의 측면(11a)을 홈(16)에 가압 및착시켜 콜렛이 항상 일정한 위치에 유지되도록 한다. 교환기의 척(14)에 가압 밀착된 콜렛(11)의 위치는, 본딩 헤드 아암(13)이 수직 하강하였을 때 본딩 헤드 척(15)의 홈(17)이 콜렛(11)의 다른 측면(11b)에 삽입될 수 있는 위치에 해당한다.

콜렛(11)을 집어올릴 본딩 헤드 아암(13)은 실린더(21)의 로드(22)가 후진 상태를 유지하면서 하강한다. 본딩 헤드 아암(13)이 하강함으로써 본딩 헤드 척(15)의 홈(17)이 콜렛(11)의 측면(11b)에 삽입되면 실린더 로드(22)는 전진하며, 그에 따라 콜렛(11)의 측면(11b)은 본딩 헤드 척(15)의 홈(17)에 가압 밀착된다. 다음에 교환기(12)의 실린더 로드(19)가 후진함으로써 콜렛(11)의 측면(11a)은 교환기 척(14)으로부터 해제된다. 본딩 헤드 아암(13)이 상승하면 콜렛(11)의 교환은 완료된다.

본딩 헤드 척(15)에 사용중인 콜렛(11)이 고정되어 있을 경우에도 유사한 방식으로 콜렛(11)의 교환이 이루어질 수 있다. 우선 교환기(12)의 척(14)들 중 콜렛(11)이 유지되어 있는 않는, 즉 비어있는 척(14)이 실린더(18)의 전면에 도달하도록 인덕터(41b)가 회전한다. 다음에 본딩 헤드 아암(13)이 하강함으로써 그에 고정된 콜렛(11)의 일 측면(11a)이 비어있는 교환기 척(14)의 홈(12)에 삽입된다. 교환기의 실린더 로드(19)가 전진하여 콜렛(11)을 홈(12)에 가압 밀착한 이후에, 본딩 헤드 아암(13)의 실린더 로드(22)가 후진하고, 다시 본딩 헤드 아암(13)이 상승하면 본딩 헤드 아암(13)으로부터 콜렛(11)이 해제된다. 다음에 다른 콜렛(11)을 유지하는 척(14)이 교환기(12)의 실린더(18) 전면에 오도록 인덕터(41b)가 회전하면, 위에 설명된 작동 순서에 따라 콜렛의 교환이 수행될 수 있다.

도 5는 본 발명의 본딩 헤드 아암이 설치된 다이 본딩 장치의 개략적인 사시도이다. 본딩 헤드 척(51)을 단부에 구비한 본딩 헤드 아암(52)은 평면 리니어 스텝 모터(53)에 의해서 평면 운동을 할 수 있으며, 수직 방향 리니어 스텝 모터(54)에 의해서 승강 운동할 수 있다.

도 6은 본 발명의 본딩 헤드 아암이 설치된 다이 본딩 장치의 다른 예에 대한 개략적인 정면도이다. 프레임(61)에 슬라이딩 가능하게 설치된 본딩 헤드(62)는 프레임(61)에 설치된 스테이터(미도시)와 본딩 헤드(62)에 설치된 인덕터(63)를 포함하는 리니어 스텝핑 모터에 의해 구동된다. 본딩 헤드(62)의 수평 방향 운동의 위치는 본딩 헤드(62)의 상부에 설치된 리니어 엔코더(linear encorder, 64)와 리니어 스케일(65)에 의해 검출될 수 있다.

본딩 헤드(62)의 전면 일측에는 보이스 코일 모터(67)가 홀더(66)에 지지되어 있다. 보이스 코일 모터(67)의 구동에 의해 본딩 헤드 아암(68)이 수직 방향으로 승각 운동할 수 있다. 본딩 헤드 아암(68)에는 도 1을 참고하여 설명된 본딩 헤드 척(15)과 실린더(21)가 설치되고, 프레임(61)의 하단 일측에는 도 3 및 도 4를 참고하여 설명된 자동 콜렛 교환기(30)가 설치된다. 이러한 다이 본딩 헤드 장치에서, 본딩 헤드(62)는 리니어 스텝핑 모터의 구동에 의해 수평 운동하여 자동 콜렛 교환기(30)의 상부로 이동할 수 있으며, 본디 헤드 아암(68)이 보이스 코일 모터(67)의 구동에 의해 수직 승강 운동하는 동시에, 자동 콜렛 교환기(30)와의 상호 작용에 의해 콜렛(11)의 교환이 이루어질 수 있다. 다이 본딩 작업은 프레임(61) 하부의 다른 위치에 설치된 웨이퍼지지 장치(미도시)와 리이드 프레임 이송 장치(미도시) 사이에서 다이 본딩 헤드(62)가 수평 이동하며 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 자동 콜렛 교환기에서는 칩 사이즈의 변경에 따른 콜렛의 교환이 수작업을 거치지 아니하고 자동적으로 신속하고 정확하게 이루어지므로 효율적인 다이 본딩 작업이 수행될 수 있다. 또한 이것은 다양한 형태의 다이 본딩 장치에 적용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 도브테일 형상의 홈과 통공이 형성된 복수의 제1척 부재, 상기 제1척 부재의 통공을 통해 실린더 로드가 제어 가능하게 왕복 운동하는 제1실린더, 제어 가능하게 평면 및 승강 운동하는 아암 부재, 상기 아암 부재의 단부에 장착되며 도브테일 홈과 통공이 형성된 제2척 부재 및, 상기 제2척 부재의 통공을 통해 실린더 로드가 제어 가능하게 왕복 운동하는 제2실린더를 포함하며, 상기 제1척 부재 및 제2척 부재의 도버테일 형상 홈에 대응하는 양 측면을 가진 콜렛을 교환하기 위한 자동 콜렛 교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 아암 부재는 다이 본딩 장치의 본딩 헤드에 장착된 것을 특징으로 하는 자동 콜렛 교환기.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1척 부재를 회전 제어 가능하도록 로타리 액튜에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 콜렛 교환기.
4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1척 부재를 제어 가능하게 회전 구동하도록 로타리 스텝 모터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 콜렛 교환기.
5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 제1척 부재는 상기 로타리 스텝 모터의 인덕터의 상부에 등간격으로 고정된 것을 특징으로 하는 자동 콜렛 교환기.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1척 부재에 수용된 콜렛을 지지하도록 그 일측에 설치된 탄성 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 콜렛 교환기.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.