WO2018074698A1 - 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리 - Google Patents

플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리 Download PDF

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WO2018074698A1
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adsorption module
chip bonding
flip chip
pressing
suction
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최재준
박창용
김기석
김병록
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크루셜머신즈 주식회사
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    • H01S5/0267—Integrated focusing lens

Definitions

  • the present invention relates to a laser bonding technology, and more particularly, flip chip bonding, in which a homogeneous surface light source can be obtained while reducing the loss of a laser beam required for flip chip bonding by increasing light transmittance while stably adsorbing and pressing the flip chip.
  • a pressurized head of a device and a pressurized assembly comprising the same.
  • the flip chip bonding method is a method of inverting a semiconductor chip and attaching it to a circuit pattern of a carrier substrate or a circuit tape and bonding using a laser.
  • Korean Patent No. 10-1245356 discloses a pressing head of a flip chip bonder.
  • the prior art documents the adsorption module 45 and the pressure head 40 including the structure of the adsorption module 45 for irradiating the semiconductor chip with a vacuum while irradiating the semiconductor chip by vacuum.
  • the adsorption surface 45b protrudes from the bottom surface 45a so as to adsorb the semiconductor chip 50.
  • the suction module 45 is formed so that the suction hole h penetrates from the suction surface 45b to the upper surface.
  • Adsorption module 45 is implemented with a quartz (quartz) material.
  • the pressure head 40 of the prior document has a head bracket 43 having a suction hole 42 connected to a vacuum generator 30 on a side surface thereof, and a transparent window 44 and an adsorption module 45. It includes a fixing bracket (46, 47) for fixing to the head bracket (43).
  • the inventors of the present application repeatedly test the adsorption module 45 and the pressure head 40 according to the prior art while developing a flip chip bonding device, and the adsorption module 45 implemented with quartz material is cracked ( There is a problem that a crack occurs or burning occurs on the bottom surface, resulting in poor bonding quality. In this case, the adsorption module 45 needs to be replaced, and the adsorption module 45 is fixed by the head bracket 43 and the fixing brackets 46 and 47 so that both the head bracket 43 and the fixing brackets 46 and 47 are fixed. Since it needs to be dismantled, parts replacement takes a lot of time and hassle.
  • the adsorption module 45 that adsorbs the semiconductor chip through the vacuum adsorption force provides a suction force to the semiconductor chip only by the suction hole h, and thus there is often a problem that the adsorption is not properly performed.
  • the pressing step of the pressing head is preferably implemented in a plurality of steps in accordance with the heat rise curve of the adsorption module in order to improve the bonding quality when pressing the semiconductor chip adsorbed on the adsorption module and the substrate fixed to the stage. That is, the bonding force of the pressing head which presses the semiconductor chip and the substrate in the initial time of bonding to which the laser beam is irradiated and the time of reaching the target temperature required for bonding should be adjusted differently. In addition, in order to improve bonding quality when pressing the semiconductor chip adsorbed on the adsorption module and the substrate fixed to the stage, the flatness of the semiconductor chip and the substrate should be maintained within ⁇ 10 ⁇ m.
  • fumes are generated during laser bonding while pressing a semiconductor chip adsorbed on an adsorption module and a substrate fixed to a stage. These gases (fumes) were assumed to act as a causative agent of burning when the laser beam is attached to the adsorption module. In order to improve the bonding quality and durability of the adsorption module, a technique for removing the fumes generated during laser bonding is required.
  • the present invention has been proposed in the background as described above, and the present invention provides a flip chip which can obtain a homogenized surface light source while reducing the loss of the laser beam required for flip chip bonding by increasing light transmittance while stably adsorbing and pressing the flip chip.
  • a pressurized head of a bonding device and a pressurized assembly comprising the same.
  • the present invention also provides a pressurizing head and a pressurizing assembly including the pressurizing head of the flip chip bonding apparatus capable of reducing the durability and heat loss required for flip chip bonding and the bonding failure rate of the semiconductor chip and the substrate.
  • the present invention provides a flip chip bonding apparatus for preventing contamination of foreign matter (eg, solder paste or non-conductive paste) on the adsorption module when pressing the semiconductor chip adsorbed on the adsorption module and the substrate fixed to the stage.
  • a pressurized head and a pressurized assembly comprising the same.
  • the present invention also provides a pressurizing head and a pressurizing assembly including the pressurizing head of the flip chip bonding apparatus capable of precisely controlling pressurization according to a sensing signal from a load cell when pressing a semiconductor chip adsorbed on an adsorption module and a substrate fixed to a stage. do.
  • the present invention is the flip chip bonding that can prevent the burning (fumes) generated during the laser bonding (fumes) to the adsorption module to prevent the burning (burning) when the laser beam is irradiated by the fumes (fumes) attached to the adsorption module
  • a pressurized head of a device and a pressurized assembly comprising the same are provided.
  • the present invention also provides a pressurizing head and a pressurizing assembly including the pressurizing head of the flip chip bonding apparatus capable of adjusting the flatness and height of the semiconductor chip adsorbed to the adsorption module and the substrate fixed to the stage.
  • the pressurizing head of the flip chip bonding apparatus pressurizes the semiconductor chip to the substrate fixed to the stage in the state of adsorbing the semiconductor chip through the vacuum suction force by the vacuum generator,
  • a pressurized head of a flip chip bonding apparatus for transmitting a laser beam for bonding a solder bump of a semiconductor chip and a substrate,
  • An upper fixing bracket sequentially installed with a first gasket for maintaining the airtightness of the inner space vertically penetrated, a transparent window through which the laser beam passes, and a window housing protecting the transparent window;
  • An adsorption module bracket coupled to the upper fixing bracket by a coupling member to be detachably attached to the upper fixing bracket and including a first through part connecting the inner space and the outer space penetrated vertically to the side wall;
  • a suction hole is formed in the adsorption module bracket and is formed of a base material that transmits a laser beam.
  • a suction hole penetrates from an upper surface connected to a vacuum generator to the bottom surface to which the semiconductor chip contacts through the first through portion.
  • An adsorption module having a suction line having a space part connected to the suction hole at a surface thereof;
  • a lower fixing bracket sequentially coupled to the adsorption module bracket and an upper fixing bracket to the coupling member; It is installed between the suction module and the lower fixing bracket, and includes a second gasket for maintaining the inside airtight of the suction module bracket.
  • the pressurized head of the flip chip bonding apparatus is characterized in that the suction hole and the suction line of the adsorption module are polished to transmit the laser beam.
  • the pressing assembly of the flip chip bonding apparatus is installed on the pressing head according to the present invention, the beam shaping for converting the Gaussian-type laser beam generated in the laser generator and transmitted through the optical fiber to the surface light source A barrel to protect the wealth and the optical system;
  • a first drive unit for raising or lowering the pressurizing head;
  • a load cell configured to sense a pressure applied to the semiconductor chip by the pressing head when pressing the semiconductor chip to a substrate on which the pressing head is fixed to a stage by an operation of the first driver;
  • a controller configured to receive a detection signal from the load cell and output a control signal to the first driver so that the pressure reaches a target value.
  • the press head and the press assembly including the same of the flip chip bonding apparatus according to the present invention provide the following effects.
  • the pressurized head of the present invention is formed by polishing a suction line connected to the suction hole on the bottom surface of the adsorption module, which is formed of a substrate which transmits a laser beam, thereby flipping the chip through the suction hole and the suction line. It is possible to obtain a homogenized surface light source while stably adsorbing and pressurizing and increasing the light transmittance to reduce the loss of the laser beam required for flip chip bonding.
  • the pressurized head of the present invention is implemented so that the upper fixing bracket and the adsorption module bracket and the lower fixing bracket are sequentially detachable and attachable by the coupling member, so that the lower fixing bracket and the adsorption module and the adsorption module are only dismantled.
  • the brackets can be dismantled sequentially to reduce component replacement time, increasing total flip chip bonding and flip chip bonding.
  • the pressurized head of the present invention can be improved in durability by the base material of the adsorption module is implemented as sapphire (sapphire).
  • Adsorption module implemented by sapphire is formed so that the heat sink is formed on the side, so that the heat sink blocks heat dissipation generated by the laser beam irradiated to the sapphire to the outside so that the heat loss required for flip chip bonding and The bonding failure rate of the semiconductor chip and the substrate can be reduced.
  • the pressurized head of the present invention is adsorbed to the adsorption module by processing the unit by a predetermined height from the outer circumferential surface by a predetermined height at the bottom surface of the adsorption module, and rounding the end-processed corner portion connected to the bottom surface of the adsorption module.
  • foreign substances eg, solder paste or non-conductive paste
  • the pressurized head of the present invention has a through part connected to a fumes suction device for sucking fumes generated during laser bonding, and the suction hole and the suction line are polished to obtain a gas ( Fumes may be adsorbed on the adsorption module in a large amount, and heat generated by the irradiated laser beam may be prevented from burning by reacting with the fumes.
  • the pressure assembly of the present invention can be precisely controlled according to the detection signal from the load cell to the first driving unit for raising or lowering the pressure head by the load cell is formed.
  • the pressing assembly of the present invention is formed by a non-contact displacement sensor for measuring the displacement value according to the position of the substrate fixed to the stage, thereby adjusting the flatness and height of the semiconductor chip adsorbed to the adsorption module and the substrate fixed to the stage It is possible to reduce the bonding failure rate of the semiconductor chip and the substrate.
  • the pressing assembly of the present invention can adjust the laser beam size required for flip chip bonding by forming the beam forming portion and the second driving portion for raising or lowering the barrel protecting the optical system.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a pressure head structure of a conventionally disclosed flip chip bonder.
  • FIG. 2 is an exemplary view for explaining a pressing assembly of the flip chip bonding apparatus according to the present invention.
  • FIG 3 is an exemplary view for explaining the structure of the pressing head of the flip chip bonding apparatus according to the present invention.
  • Figure 4 is an exemplary view for explaining the structure of the adsorption module according to the present invention.
  • FIG 5 and 6 are exemplary views for explaining the suction line of the adsorption module according to the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are exemplary views for explaining the structure of the adsorption module according to another embodiment of the present invention.
  • the pressing assembly of the flip chip bonding apparatus according to the present invention, the first driving unit 210 for raising or lowering the pressing head 300, the barrel is installed on the pressing head 300. And a controller for controlling operations of the second driver 220, the load cell 240, and the first and second drivers 210 and 220 that raise or lower the 215 and the barrel 215.
  • the pressurizing head 300 pressurizes the semiconductor chip to a substrate fixed to a stage while absorbing the semiconductor chip through a vacuum suction force by a vacuum generator, and transmits a laser beam that bonds the semiconductor chip and solder bumps of the substrate. do.
  • the first and second driving units 210 and 220 may be implemented by including a motor driving unit for driving the motor and the motor and a mechanism for mechanically connecting the motor to the pressing head 300.
  • the barrel 215 protects the beam forming unit and the optical system that convert the Gaussian-type laser beam generated by the laser generator and transmitted through the optical fiber into a surface light source.
  • the beam shaping part may be implemented as a light guide part forming a homogenized square beam.
  • the light guide part may be installed to have a separation distance of 0.2 mm or more and 0.5 mm or less with the optical fiber, and the length may be implemented to 1.0 m or more and 1.5 m or less.
  • the length of the light guide portion is less than 1.0 m, the light homogeneity of the laser light output after being diffusely reflected inside the light guide portion is reduced, so that the temperature distribution of the irradiation area of the skin complex P is not uniform.
  • the length of the light guide portion is 1.5m or more, the light homogeneity of the laser light is very good, but the overall length of the light homogenization module is long, which increases the manufacturing cost, and the storage and transport of the light homogenization module is inconvenient.
  • No optical lens is required between the light guide portion and the optical fiber to uniform the laser beam.
  • the numerical aperture NA of the optical fiber is implemented to be 0.2 or more and 0.3 or less so that the laser beams emitted from the optical fiber are all incident into the square light pipe.
  • the light guide unit is formed of a rectangular parallelepiped having a rectangular cross section using a base material having a high transmittance as a medium through which the laser light passes, and a total reflection coating film is formed on a side surface parallel to the optical axis through which the laser light passes, and an upper surface perpendicular to the optical axis.
  • An antireflective coating film is formed on the lower surface. Accordingly, it is possible to prevent the laser beam passing through the light guide portion from being lost to the outside.
  • the optical system may be implemented as, for example, a condenser lens for condensing the diffused homogenized square beam emitted through the light guide unit, and a diverging lens for dispersing the condensed homogenized square beam while maintaining a predetermined working distance.
  • a condenser lens for condensing the diffused homogenized square beam emitted through the light guide unit
  • a diverging lens for dispersing the condensed homogenized square beam while maintaining a predetermined working distance.
  • the combination of the radius of curvature of the condensing and diverging lenses can be used to control the homogenized square beam size and working distance.
  • the controller may control the laser beam size required for flip chip bonding by controlling the beam forming unit and the second driving unit that raises or lowers the barrel protecting the optical system.
  • the load cell 240 senses the pressure applied by the pressure head 300 to the semiconductor chip when the semiconductor chip is pressed onto the substrate on which the pressure head 300 is fixed to the stage by the operation of the first driver 210.
  • the pressurizing step of the pressurizing head may be implemented in a plurality of steps in accordance with the heat rising curve of the adsorption module in order to improve the bonding quality when pressing the semiconductor chip adsorbed on the adsorption module and the substrate fixed to the stage. That is, the bonding force of the pressing head which presses the semiconductor chip and the substrate in the initial time of bonding to which the laser beam is irradiated and the time of reaching the target temperature required for bonding should be adjusted differently.
  • the controller receives the detection signal from the load cell 240 and outputs a control signal to the first driver 210 so that the pressure reaches the target value when the semiconductor chip is pressed to the substrate on which the pressure head 300 is fixed to the stage.
  • the pressing assembly 200 of the flip chip bonding apparatus may include a non-contact displacement sensor 250 measuring a displacement value according to a position of a substrate fixed to a stage.
  • the controller may adjust the position of the stage by using the displacement value according to the position of the substrate fixed to the stage input from the non-contact displacement sensor 250. Accordingly, the flatness and height of the semiconductor chip and the substrate fixed to the stage can be adjusted and the bonding defect rate between the semiconductor chip and the substrate can be reduced.
  • the pressurized head 300 of the flip chip bonding apparatus has an upper fixing bracket 310, an adsorption module bracket 350, and a lower fixing bracket 380 coupled to a coupling member (eg, a bolt and the like). Nut) to be sequentially detachably coupled to each other.
  • a coupling member eg, a bolt and the like.
  • Nut to be sequentially detachably coupled to each other.
  • the upper fixing bracket 310, the adsorption module bracket 350 and the lower fixing bracket 380 may be fixed through the fixing clamp 311.
  • the upper fixing bracket 310 includes a first gasket 320 for maintaining the airtightness of the inner space vertically penetrated, a transparent window 330 for transmitting the laser beam, and a window housing 340 for protecting the transparent window 330. It is installed sequentially.
  • the adsorption module bracket 350 may be implemented to be detachably coupled to the upper fixing bracket 310 by a coupling member (for example, a bolt and a nut).
  • Adsorption module bracket 350 may be implemented including a first through part 351 connecting the inner space and the outer space penetrated vertically on the side wall. The first through part 351 is connected to the vacuum generator.
  • the adsorption module bracket 350 is formed at a position spaced apart from the first through part 351, and the second through part 352 is connected to a fumes suction device that sucks fumes generated during laser bonding. It may be implemented to include.
  • An adsorption module 360 and a second gasket 370 are installed inside the adsorption module bracket 350.
  • Adsorption module 360 is implemented as a base material for transmitting the laser beam.
  • the adsorption module 360 base material may be implemented in quartz (Quarts) or sapphire (sapphire).
  • Adsorption modules 360 each of which is implemented in quartz or sapphire, have different physical properties. For example, when irradiated with a 980 nm laser, the transmittance of the adsorption module 360 implemented in quartz or sapphire is 93% and 89%, respectively, and is measured by the semiconductor chip adsorbed to the adsorption module 360. The temperatures are 100 ° C. and 60 ° C., respectively.
  • quartz exhibits superior performance to sapphire.
  • the present inventors repeatedly test the adsorption module 360 while developing a flip chip bonding device. As a result, the adsorption module 360 made of quartz material cracks or burns from the bottom surface. Burning has been found to cause a problem of poor bonding quality.
  • a thin film coating layer may be formed on the bottom surface of the adsorption module 360 made of quartz material.
  • the thin film coating layer formed on the bottom surface of the adsorption module 360 may be made of SiC or a metal material.
  • the metal material may be used to bond the substrate fixed to the stage with the semiconductor chip heated by the laser irradiated for bonding and adsorbed to the adsorption module.
  • the suction module 360 has a suction hole 364 penetrating from an upper surface 361 to a bottom surface 362 where the semiconductor chip abuts, and a suction hole 364 in the bottom surface 362. And a suction line 365 having a space part connected to the suction line 365.
  • the adsorption module 360 which adsorbs the semiconductor chip through the vacuum adsorption force may provide a more stable work by providing the adsorption force to the semiconductor chip through the suction hole 364 and the suction line 365.
  • the heat sink 366 may be additionally formed on the side of the adsorption module 360 to prevent heat loss required for flip chip bonding. That is, even if sapphire (sapphire) is used as the base material, the adsorption module 360 according to the present invention forms an anti-reflection coating on the upper surface or the lower surface of the adsorption module 360, and forms the heat sink 366 on the side surface. It is possible to increase the light transmittance and reduce the loss of the laser beam required for flip chip bonding.
  • the lower fixing bracket 380 is sequentially coupled to the adsorption module bracket 350 and the upper fixing bracket 310 to a coupling member (for example, a bolt and a nut). Between the adsorption module 360 and the lower fixing bracket 380, it may be implemented to include a second gasket 370 for maintaining the inside airtight of the adsorption module bracket (350).
  • a coupling member for example, a bolt and a nut
  • FIG. 5 and 6 are exemplary views for explaining the suction line of the adsorption module according to the present invention
  • Figures 7 and 8 are exemplary views for explaining the structure of the adsorption module according to another embodiment of the present invention.
  • the suction hole 364 and the suction line 365 of the suction module 360 of the present invention are polished to transmit the laser beam.
  • the loss of the laser beam occurs in the case of the non-polished suction line 365, but in FIG. 6, the loss of the laser beam is reduced in the case of the polished suction line 365.
  • Loss of the laser beam causes a problem of poor bonding quality. Accordingly, the polishing process of the suction hole 364 and the suction line 365 of the adsorption module 360 may prevent the loss of the laser beam and maintain the bonding quality uniformly.
  • the adsorption module 360 of the present invention is subjected to a single processing by a predetermined height (H) from the bottom surface 362 and a predetermined depth (D) from the outer peripheral surface 363, the adsorption module
  • H predetermined height
  • D predetermined depth
  • Adsorption module 360 having such a structure can prevent contamination of foreign substances (eg, solder paste or non-conductive paste) to adhere to the adsorption module 360 when pressing the adsorbed semiconductor chip and the substrate fixed to the stage. have. In addition, it is possible to prevent the chipping (chipping) occurs when the pressing portion in the corner portion leading to the bottom surface 362 of the adsorption module 360.
  • foreign substances eg, solder paste or non-conductive paste
  • the technique according to the present specification can be used in laser bonding apparatus.

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Abstract

본 발명의 가압 헤드는 레이저 빔을 투과시키는 모재로 구현되는 흡착모듈의 바닥면에 흡입홀과 연결되는 흡입라인을 폴리싱(Polishing) 가공 처리하여 형성함으로써, 흡입홀과 흡입라인을 통해 플립 칩을 안정적으로 흡착하고 가압하면서도 광 투과율을 높여 플립 칩 본딩에 필요한 레이저 빔의 손실을 줄이면서 균질화된 면 광원을 얻을 수 있고, 상부 고정브라켓과 흡착모듈브라켓과 하부 고정브라켓이 결합부재에 의해 순차적으로 탈, 부착 가능하게 결합하도록 구현됨으로써, 결합부재의 해체만으로 하부 고정브라켓과 흡착모듈과 흡착모듈브라켓을 순차적으로 해체할 수 있어 부품의 교체시간을 줄여 전체 플립 칩 본딩 작업시간과 플립 칩 본딩 작업량을 늘릴 수 있다.

Description

플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리
본 발명은 레이저 본딩기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플립 칩을 안정적으로 흡착하고 가압하면서도 광 투과율을 높여 플립 칩 본딩에 필요한 레이저 빔의 손실을 줄이면서 균질화된 면 광원을 얻을 수 있는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리에 관한 것이다.
전자제품이 소형화 및 고기능화되면서 반도체 칩을 먼지나 습기 또는 전기적, 기계적인 부하 등 각종 외부환경으로부터 보호해주는 반도체패키지의 방식도 종래의 와이어본딩 방식만으로는 경박단소화에 한계가 있으므로 플립 칩 본딩 방식이 사용되고 있다. 플립 칩 본딩 방식은 반도체 칩을 뒤집어서 캐리어 기판이나 서킷 테이프의 회로패턴에 부착하고 레이저를 이용하여 본딩하는 방식이다.
한국등록특허 제10-1245356호(이하, ‘선행문헌’이라 함)는 플립 칩 본더의 가압 헤드를 개시하고 있다. 도 1에 따르면, 선행문헌에는 반도체 칩을 진공에 의해 흡착하면서 레이저 빔이 반도체 칩으로 조사되도록 하는 흡착모듈(45)과 그를 포함하는 가압 헤드(40) 구조에 대해 비교적 자세히 기술하고 있다.
도 1에 따르면, 선행문헌의 흡착모듈(45)은 그 바닥면(45a)에 반도체 칩(50)을 흡착할 수 있도록 흡착면(45b)이 돌출 형성된다. 흡착모듈(45)은 흡착면(45b)에서 상면으로 흡입홀(h)이 관통되게 형성된다. 흡착모듈(45)은 쿼츠(quartz)재질로 구현된다.
도 1에 따르면, 선행문헌의 가압 헤드(40)는, 측면에 진공발생기(30)에 접속된 흡입공(42)이 형성된 헤드 브라켓(43), 및 투명 윈도우(44)와 흡착모듈(45)을 헤드 브라켓(43)에 고정하기 위한 고정브라켓(46,47)을 포함한다.
본 출원 발명자는 플립 칩 본딩장치를 개발하면서 선행문헌에 따른 흡착모듈(45)과 가압 헤드(40)를 반복적으로 테스트해 본 결과, 쿼츠(quartz)재질로 구현되는 흡착모듈(45)은 크랙(crack)이 발생하거나 바닥면에서 연소(burning)가 발생하여 본딩품질 불량을 초래하는 문제점이 있었다. 이 경우 흡착모듈(45)을 교체해야 하는데, 흡착모듈(45)이 헤드 브라켓(43)과 고정브라켓(46,47)에 의해 고정되어 헤드 브라켓(43)과 고정브라켓(46,47)을 모두 해체해야 함으로 부품 교체 시간이 많이 소요되고 번거로운 문제점이 있었다. 또한, 진공 흡착력을 통해 반도체 칩을 흡착하는 흡착모듈(45)은 흡입홀(h)에 의해서만 반도체 칩에 흡착력을 제공함으로 종종 흡착이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
또한, 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 가압 시 흡착모듈에 이물질(예컨대, 솔더 페이스트 또는 비전도성 페이스트)이 달라붙어 오염되는 문제점이 있었다. 또한 흡착모듈의 바닥면과 이어지는 모서리 부분에 가압 시 부스러기(chipping)가 발생하는 문제점이 있었다.
한편, 가압 헤드의 가압 단계는 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 가압 시 본딩품질 향상을 위해 흡착모듈의 열 상승 곡선에 맞춰 복수 단계로 구현되는 것이 바람직하다. 즉, 레이저 빔이 조사되는 본딩 초기 시간대와 본딩에 필요한 목표치 온도에 도달한 시간대에 반도체 칩과 기판을 가압하는 가압 헤드의 가압력(Bonding force)은 서로 다르게 조절되어야 한다. 또한, 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 가압 시 본딩품질 향상을 위해, 반도체 칩과 기판의 평탄도는 ±10㎛이내로 유지되어야 한다.
또한, 본 출원 발명자는 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 가압한 상태에서 레이저 본딩 시 가스(fumes)가 발생함을 발견하였다. 이러한 가스(fumes)는 흡착모듈에 달라붙어 레이저 빔이 조사되면 연소(burning)를 발생시키는 원인물질로 작용하는 것으로 추측하였다. 본딩품질을 향상과 흡착모듈의 내구성 향상을 위해, 레이저 본딩 시 발생하는 가스(fumes)를 제거할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명은 플립 칩을 안정적으로 흡착하고 가압하면서도 광 투과율을 높여 플립 칩 본딩에 필요한 레이저 빔의 손실을 줄이면서 균질화된 면 광원을 얻을 수 있는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명은 플립 칩 본딩에 필요한 내구성과 열 손실 및 반도체 칩과 기판의 본딩 불량율을 줄일 수 있는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명은 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 가압 시 흡착모듈에 이물질(예컨대, 솔더 페이스트 또는 비전도성 페이스트)이 달라붙어 오염되는 것을 방지할 수 있는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명은 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 가압 시 로드셀로부터의 감지신호에 따라 정확히 가압을 제어할 수 있는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명은 레이저 본딩 시 발생하는 가스(fumes)를 제거(suction)하여 가스(fumes)가 흡착모듈에 달라붙어 레이저 빔이 조사되면 연소(burning)를 발생하는 것을 방지할 수 있는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명은 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판의 평탄도 조절 및 높이 조절이 가능한 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드는 진공발생기에 의한 진공 흡착력을 통해 반도체 칩을 흡착한 상태에서 반도체 칩을 스테이지에 고정된 기판에 가압시키고, 반도체 칩과 기판의 솔더범프를 본딩하는 레이저 빔을 투과시키는, 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드로서,
상하로 관통된 내부공간의 기밀 유지를 위한 제1 가스켓과 레이저 빔을 투과시키는 투명 윈도우와 투명 윈도우를 보호하는 윈도우 하우징이 순차적으로 설치되는 상부 고정브라켓과; 상기 상부 고정브라켓과 결합부재에 의해 탈, 부착 가능하게 결합되며, 측벽에 상하로 관통된 내부공간과 외부공간을 연결하는 제1 관통부를 포함하는 흡착모듈브라켓과;
상기 흡착모듈브라켓의 내부에 설치되고 레이저 빔을 투과시키는 모재로 구현되며, 상기 제1 관통부를 통해 진공발생기와 연결되는 상부면으로부터 반도체 칩이 맞닿는 바닥면까지 관통하는 흡입홀이 형성되고, 상기 바닥면에는 상기 흡입홀과 연결되는 공간부를 갖는 흡입라인이 형성되는 흡착모듈과;
상기 결합부재에 상기 흡착모듈브라켓과 상부 고정브라켓과 순차적으로 결합되는 하부 고정브라켓과; 상기 흡착모듈과 하부 고정브라켓 사이에 설치되며, 상기 흡착모듈브라켓의 내부 기밀 유지를 위한 제2 가스켓을 포함한다.
본 발명에 따른 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드는, 흡착모듈의 흡입홀과 흡입라인이 레이저 빔을 투과시키기 위해 폴리싱(Polishing) 가공 처리된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양상에 따른 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리는, 본 발명에 따른 가압 헤드 상부에 설치되며, 레이저 발생기에서 발생되어 광섬유를 통해 전달되는 가우시안 형태의 레이저 빔을 면 광원으로 변환하는 빔 성형부와 광학계를 보호하는 경통과;
상기 가압 헤드를 상승 또는 하강시키는 제1 구동부와; 상기 제1 구동부의 동작에 의해 상기 가압 헤드가 스테이지에 고정된 기판에 상기 반도체 칩 가압 시 가압 헤드가 반도체 칩에 미치는 압력을 감지하는 로드셀과; 상기 로드셀로부터 감지신호를 입력받아 압력이 목표치에 도달하도록 상기 제1 구동부로 제어신호를 출력하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드 및 그를 포함하는 가압 어셈블리는, 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명의 가압 헤드는 레이저 빔을 투과시키는 모재로 구현되는 흡착모듈의 바닥면에 흡입홀과 연결되는 흡입라인을 폴리싱(Polishing) 가공 처리하여 형성함으로써, 흡입홀과 흡입라인을 통해 플립 칩을 안정적으로 흡착하고 가압하면서도 광 투과율을 높여 플립 칩 본딩에 필요한 레이저 빔의 손실을 줄이면서 균질화된 면 광원을 얻을 수 있다.
둘째, 본 발명의 가압 헤드는 상부 고정브라켓과 흡착모듈브라켓과 하부 고정브라켓이 결합부재에 의해 순차적으로 탈, 부착 가능하게 결합하도록 구현됨으로써, 결합부재의 해체만으로 하부 고정브라켓과 흡착모듈과 흡착모듈브라켓을 순차적으로 해체할 수 있어 부품의 교체시간을 줄여 전체 플립 칩 본딩 작업시간과 플립 칩 본딩 작업량을 늘릴 수 있다.
셋째, 본 발명의 가압 헤드는 흡착모듈의 모재가 사파이어(sapphire)로 구현되어 내구성을 높일 수 있다. 사파이어(sapphire)로 구현된 흡착모듈은 측면에 방열판이 형성되도록 구현됨으로써 사파이어(sapphire)에 조사된 레이저 빔에 의해 생성되는 열이 외부로 발산되는 것을 방열판이 차단하여 플립 칩 본딩에 필요한 열 손실 및 반도체 칩과 기판의 본딩 불량율을 줄일 수 있다.
넷째, 본 발명의 가압 헤드는 흡착모듈의 바닥면에서 일정 높이만큼 외주면으로부터 일정 깊이만큼 단가공 처리하고, 흡착모듈의 바닥면과 이어지는 단가공 처리된 모서리 부분을 라운드지게 가공 처리함으로써 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 가압 시 흡착모듈에 이물질(예컨대, 솔더 페이스트 또는 비전도성 페이스트)이 달라붙어 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 흡착모듈의 바닥면과 이어지는 모서리 부분에 가압 시 발생하기 쉬운 부스러기(chipping)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다섯째, 본 발명의 가압 헤드는 레이저 본딩 시 발생하는 가스(fumes)를 흡입하는 가스(fumes) 흡입장치와 연결되는 관통부가 형성되고, 또한 흡입홀과 흡입라인을 폴리싱(Polishing) 가공 처리함으로써 가스(fumes)가 흡착모듈에 다량으로 흡착되어 조사된 레이저 빔에 의해 생성되는 열이 가스(fumes)와 반응하여 연소(burning)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
여섯째, 본 발명의 가압 어셈블리는 로드셀이 형성됨으로써 가압 헤드를 상승 또는 하강시키는 제1 구동부를 로드셀로부터의 감지신호에 따라 정확히 제어할 수 있다.
일곱째, 본 발명의 가압 어셈블리는 스테이지에 고정된 기판의 위치에 따른 변위값을 측정하는 비접촉식 변위센서가 형성됨으로써, 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판의 평탄도 조절 및 높이 조절이 가능하여 반도체 칩과 기판의 본딩 불량율을 줄일 수 있다.
여덟째, 본 발명의 가압 어셈블리는 빔 성형부와 광학계를 보호하는 경통을 상승 또는 하강시키는 제2 구동부가 형성됨으로써, 플립 칩 본딩 시 필요한 레이저 빔 사이즈를 조절할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구의 범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 은 종래 공개된 플립 칩 본더의 가압 헤드 구조를 도시한 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 흡착모듈의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 흡착모듈의 흡입라인을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착모듈의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
본 발명에 따른 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리는 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 가압 헤드(300)를 상승 또는 하강시키는 제1 구동부(210), 가압 헤드(300) 상부에 설치되는 경통(215)과 경통(215)을 상승 또는 하강시키는 제2 구동부(220), 로드셀(240) 및 제1, 제2 구동부(210, 220)의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구현된다.
가압 헤드(300)는 진공발생기에 의한 진공 흡착력을 통해 반도체 칩을 흡착한 상태에서 반도체 칩을 스테이지에 고정된 기판에 가압시키고, 반도체 칩과 기판의 솔더범프를 본딩하는 레이저 빔을 투과시키도록 구현된다.
제1, 제2 구동부(210, 220)는 모터와 모터를 구동하는 모터 구동부와 모터와 기구적으로 연결되어 가압 헤드(300)가 상승 또는 하강하도록 하는 기구물을 포함하여 구현될 수 있다.
경통(215)은 레이저 발생기에서 발생되어 광섬유를 통해 전달되는 가우시안 형태의 레이저 빔을 면 광원으로 변환하는 빔 성형부와 광학계를 보호한다. 일례로, 빔 성형부는 균질화된 사각형 빔을 형성하는 광 가이드부로 구현될 수 있다. 광 가이드부는 광섬유와 0.2㎜ 이상, 0.5㎜ 이하의 이격거리를 갖도록 설치되며 길이는 1.0m 이상, 1.5m 이하로 구현될 수 있다. 광 가이드부의 길이를 1.0m 미만으로 하게 되면 광 가이드부 내부에서 난반사된 후 출력되는 레이저 광의 광 균질도가 떨어져서 피부착물(P)의 조사영역의 온도분포가 균일하지 않게 된다. 한편, 광 가이드부의 길이를 1.5m 이상으로 하게 되면 레이저 광의 광 균질도는 매우 좋으나 광 균질화 모듈의 전체 길이가 길어져서 제조비용이 상승하게 되며, 광 균질화 모듈의 보관과 이송이 불편하다. 광 가이드부와 광섬유 사이에는 레이저 빔을 균일하게 하기 위한 어떠한 광학렌즈도 필요하지 않다. 광섬유의 개구수(NA)는 0.2 이상 0.3 이하로 구현되어 광섬유에서 출사되는 레이저 빔이 사각 광 파이프(Light pipe) 내부로 모두 입사된다.
광 가이드부는 레이저 광이 통과하는 매질로 고투과율을 갖는 모재를 사용해 단면이 사각형인 직육면체로 형성되고, 레이저 광이 지나가는 광축과 수평한 측면에 전반사 코팅막이 형성되고, 상기 광축과 수직한 상부면과 하부면에 무반사 코팅막이 형성된다. 이에 따라 광 가이드부를 통과한 레이저빔이 외부로 손실되는 것을 막을 수 있다.
광학계는 일례로 광 가이드부를 거쳐 나온 발산된 균질화된 사각형 빔을 집광하는 집광렌즈와 집광된 균질화된 사각형 빔을 일정 작업거리까지 유지하면서 발산시키는 발산렌즈로 구현될 수 있다. 집광렌즈와 발산렌즈의 곡률반경 조합을 통해 균질화된 사각형 빔 사이즈와 작업거리를 조절할 수 있다.
제어부는 빔 성형부와 광학계를 보호하는 경통을 상승 또는 하강시키는 제2 구동부를 제어함으로써, 플립 칩 본딩 시 필요한 레이저 빔 사이즈를 조절할 수 있다.
로드셀(240)은 제1 구동부(210)의 동작에 의해 가압 헤드(300)가 스테이지에 고정된 기판에 반도체 칩 가압 시 가압 헤드(300)가 반도체 칩에 미치는 압력을 감지한다. 가압 헤드의 가압 단계는 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 가압 시 본딩품질 향상을 위해 흡착모듈의 열 상승 곡선에 맞춰 복수 단계로 구현되는 것이 바람직하다. 즉, 레이저 빔이 조사되는 본딩 초기 시간대와 본딩에 필요한 목표치 온도에 도달한 시간대에 반도체 칩과 기판을 가압하는 가압 헤드의 가압력(Bonding force)은 서로 다르게 조절되어야 한다.
제어부는 로드셀(240)로부터 감지신호를 입력받아 가압 헤드(300)가 스테이지에 고정된 기판에 반도체 칩 가압 시 압력이 목표치에 도달하도록 제1 구동부(210)로 제어신호를 출력한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리(200)는 스테이지에 고정된 기판의 위치에 따른 변위값을 측정하는 비접촉식 변위센서(250)를 포함하여 구현될 수 있다. 제어부는 비접촉식 변위센서(250)로부터 입력되는 스테이지에 고정된 기판의 위치에 따른 변위값을 이용하여 스테이지의 위치를 조절할 수 있다. 이에 따라 흡착모듈(360)에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판의 평탄도 조절 및 높이 조절이 가능하여 반도체 칩과 기판의 본딩 불량율을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드(300)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상부 고정브라켓(310)과 흡착모듈브라켓(350)과 하부 고정브라켓(380)이 결합부재(예컨대 볼트와 너트)에 의해 순차적으로 탈, 부착 가능하게 결합될 수 있다. 추가로, 상부 고정브라켓(310)과 흡착모듈브라켓(350)과 하부 고정브라켓(380)은 고정 클램프(311)를 통해 고정되도록 할 수 있다.
상부 고정브라켓(310)은 상하로 관통된 내부공간의 기밀 유지를 위한 제1 가스켓(320)과 레이저 빔을 투과시키는 투명 윈도우(330)와 투명 윈도우(330)를 보호하는 윈도우 하우징(340)이 순차적으로 설치된다.
흡착모듈브라켓(350)은 상부 고정브라켓(310)과 결합부재(예컨대 볼트와 너트)에 의해 탈, 부착 가능하게 결합되도록 구현될 수 있다. 흡착모듈브라켓(350)은 측벽에 상하로 관통된 내부공간과 외부공간을 연결하는 제1 관통부(351)를 포함하여 구현될 수 있다. 제1 관통부(351)는 진공발생기와 연결된다.
흡착모듈브라켓(350)은 제1 관통부(351)와 이격된 위치에 형성되며, 레이저 본딩 시 발생하는 가스(fumes)를 흡입하는 가스(fumes) 흡입장치와 연결되는 제2 관통부(352)를 포함하여 구현될 수 있다. 흡착모듈브라켓(350)의 내부에는 흡착모듈(360)과 제2 가스켓(370)이 설치된다.
흡착모듈(360)은 레이저 빔을 투과시키는 모재로 구현된다. 일례로, 흡착모듈(360) 모재는 쿼츠(Quarts) 또는 사파이어(sapphire)로 구현될 수 있다. 쿼츠(Quarts) 또는 사파이어(sapphire)로 각각 구현된 흡착모듈(360)은 물리적 특성이 서로 다르다. 예컨대 980㎚ Laser를 조사할 경우, 쿼츠(Quarts) 또는 사파이어(sapphire)로 구현된 흡착모듈(360)의 투과율은 각각 93%와 89%이고, 흡착모듈(360)에 흡착된 반도체 칩에서 측정된 온도는 각각 100℃와 60℃이다.
즉, 광 투과율과 플립 칩 본딩에 필요한 열 손실 측면에서 쿼츠(Quarts)는 사파이어(sapphire)보다 우수한 성능을 보인다. 그러나 본 출원 발명자는 플립 칩 본딩장치를 개발하면서 흡착모듈(360)을 반복적으로 테스트해 본 결과, 쿼츠(quartz)재질로 구현되는 흡착모듈(360)은 크랙(crack)이 발생하거나 바닥면에서 연소(burning)가 발생하여 본딩품질 불량이 초래하는 문제점이 발견되었다.
쿼츠(quartz)재질로 구현되는 흡착모듈(360)의 손상을 막고 내구성 향상을 위해, 쿼츠(quartz)재질로 구현되는 흡착모듈(360)의 바닥면에 박막 코팅층을 형성할 수 있다. 흡착모듈(360)의 바닥면에 형성되는 박막 코팅층은 SiC 또는 금속 물질로 구현될 수 있다. 금속 물질은 본딩을 위해 조사되는 레이저에 의해 가열되어 흡착모듈에 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 본딩하는데 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 흡착모듈(360)은 상부면(361)으로부터 반도체 칩이 맞닿는 바닥면(362)까지 관통하는 흡입홀(364)이 형성되고, 바닥면(362)에는 흡입홀(364)과 연결되는 공간부를 갖는 흡입라인(365)이 형성된다. 진공 흡착력을 통해 반도체 칩을 흡착하는 흡착모듈(360)은 흡입홀(364)과 흡입라인(365)을 통해 반도체 칩에 흡착력을 제공함으로 보다 안정적으로 작업이 이루어질 수 있다.
흡착모듈(360)의 모재로 사파이어(sapphire)가 사용될 경우, 플립 칩 본딩에 필요한 열 손실을 막기 위해 흡착모듈(360)의 측면에 방열판(366)이 추가적으로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 흡착모듈(360)은 모재로 사파이어(sapphire)가 사용되더라도 흡착모듈(360)의 상부면 또는 하부면에 반사방지코팅을 형성하고, 측면에 방열판(366)을 형성함으로써, 광 투과율을 높이고 플립 칩 본딩에 필요한 레이저 빔의 손실을 줄일 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 하부 고정브라켓(380)은 결합부재(예컨대 볼트와 너트)에 흡착모듈브라켓(350)과 상부 고정브라켓(310)과 순차적으로 결합된다. 흡착모듈(360)과 하부 고정브라켓(380) 사이에는, 흡착모듈브라켓(350)의 내부 기밀 유지를 위한 제2 가스켓(370)을 포함하여 구현될 수 있다.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 흡착모듈의 흡입라인을 설명하기 위한 예시도이고, 도 7와 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착모듈의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명의 흡착모듈(360)의 흡입홀(364)과 흡입라인(365)은 레이저 빔을 투과시키기 위해 폴리싱(Polishing) 가공 처리된다. 도 5를 참조하면 연마되지 않은 흡입라인(365)의 경우 레이저 빔의 손실이 발생하나, 도 6을 참조하면 연마된 흡입라인(365)의 경우 레이저 빔의 손실이 적다. 레이저 빔이 손실될 경우 본딩품질이 떨어지는 문제를 초래하게 된다. 이에 흡착모듈(360)의 흡입홀(364)과 흡입라인(365)을 폴리싱(Polishing) 가공 처리함으로써 레이저 빔의 손실을 막고 본딩품질도 일정하게 유지할 수 있다.
도 7, 도 8을 참조하면, 본 발명의 흡착모듈(360)은 그 바닥면(362)으로부터 일정 높이(H)만큼 그리고 외주면(363)으로부터 일정 깊이(D)만큼 단가공 처리하고, 흡착모듈(360)의 바닥면(362)과 이어지는 단가공 처리된 모서리 부분을 라운드지게 가공 처리된다.
이 같은 구조를 갖는 흡착모듈(360)은 흡착된 반도체 칩과 스테이지에 고정된 기판을 가압 시 흡착모듈(360)에 이물질(예컨대, 솔더 페이스트 또는 비전도성 페이스트)이 달라붙어 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 흡착모듈(360)의 바닥면(362)과 이어지는 모서리 부분에 가압 시 부스러기(chipping)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌
것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분
산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들
도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
<부호의 설명>
200: 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리
210: 제1 구동부
215: 경통
220: 제2 구동부
240: 로드셀
250: 비접촉식 변위센서
300: 가압 헤드
310: 상부 고정브라켓
311: 고정 클램프
320: 제1 가스켓
330: 투명 윈도우
340: 윈도우 하우징
350: 흡착모듈브라켓
351: 제1 관통부
352: 제2 관통부
360: 흡입모듈
361: 상부면
362: 하부면
363: 측면(외주면)
364: 흡입홀
365: 흡입라인
366: 방열판
370: 제2 가스켓
380: 하부 고정브라켓
발명의 실시를 위한 형태는 전술한 바와 같이, 발명의 실시를 위한 최선의 형태로 상술되었다.
본 명세서에 따른 기술은 레이저 본딩장치에서 이용 가능하다.

Claims (9)

  1. 진공발생기에 의한 진공 흡착력을 통해 반도체 칩을 흡착한 상태에서 상기 반도체 칩을 스테이지에 고정된 기판에 가압시키고, 상기 반도체 칩과 기판의 솔더범프를 본딩하는 레이저 빔을 투과시키는, 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드로서,
    상하로 관통된 내부공간의 기밀 유지를 위한 제1 가스켓과 레이저 빔을 투과시키는 투명 윈도우와 투명 윈도우를 보호하는 윈도우 하우징이 순차적으로 설치되는 상부 고정브라켓과;
    상기 상부 고정브라켓과 결합부재에 의해 탈, 부착 가능하게 결합되며, 측벽에 상하로 관통된 내부공간과 외부공간을 연결하는 제1 관통부를 포함하는 흡착모듈브라켓과;
    상기 흡착모듈브라켓의 내부에 설치되고 상기 레이저 빔을 투과시키는 모재로 구현되며, 상기 제1 관통부를 통해 진공발생기와 연결되는 상부면으로부터 상기 반도체 칩이 맞닿는 바닥면까지 관통하는 흡입홀이 형성되고, 상기 바닥면에는 상기 흡입홀과 연결되는 공간부를 갖는 흡입라인이 형성되는 흡착모듈과;
    상기 결합부재에 상기 흡착모듈브라켓과 상부 고정브라켓과 순차적으로 결합되는 하부 고정브라켓과; 상기 흡착모듈과 하부 고정브라켓 사이에 설치되며, 상기 흡착모듈브라켓의 내부 기밀 유지를 위한 제2 가스켓을 포함하며,
    상기 흡착모듈의 흡입홀과 흡입라인은 상기 레이저 빔을 투과시키기 위해 폴리싱(Polishing) 가공 처리된 것,
    을 특징으로 하는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 흡착모듈의 모재는 사파이어(sapphire)이고,
    상기 흡착모듈은 측면에 방열판이 형성되는 것,
    을 특징으로 하는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드.
  3. 청구항 1 에 있어서,
    상기 흡착모듈의 모재는 쿼츠(Quarts)이고,
    상기 쿼츠(quartz)재질로 구현되는 흡착모듈의 바닥면에 박막 코팅층이 형성되는 것,
    을 특징으로 하는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 흡착모듈의 바닥면으로부터 일정 높이만큼 그리고 외주면으로부터 일정 깊이만큼 단가공 처리하고,
    상기 흡착모듈의 바닥면과 이어지는 단가공 처리된 모서리 부분을 라운드지게 가공 처리한 것,
    을 특징으로 하는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드.
  5. 청구항 1 에 있어서,
    상기 흡착모듈브라켓은,
    상기 제1 관통부와 이격된 위치에 형성되며, 레이저 본딩 시 발생하는 가스(fumes)를 흡입하는 가스(fumes) 흡입장치와 연결되는 제2 관통부를 더 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 플립 칩 본딩장치의 가압 헤드.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 가압 헤드를 포함하는 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리로서,
    상기 가압 헤드 상부에 설치되며, 레이저 발생기에서 발생되어 광섬유를 통해 전달되는 가우시안 형태의 레이저 빔을 면 광원으로 변환하는 빔 성형부와 광학계를 보호하는 경통과;
    상기 가압 헤드를 상승 또는 하강시키는 제1 구동부와;
    상기 제1 구동부의 동작에 의해 상기 가압 헤드가 스테이지에 고정된 기판에 상기 반도체 칩 가압 시 상기 가압 헤드가 상기 반도체 칩에 미치는 압력을 감지하는 로드셀과;
    상기 로드셀로부터 감지신호를 입력받아 압력이 목표치에 도달하도록 상기 제1 구동부로 제어신호를 출력하는 제어부;
    를 포함하는 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리.
  7. 청구항 6 에 있어서,
    상기 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리는,
    상기 스테이지에 고정된 기판의 위치에 따른 변위값을 측정하는 비접촉식 변위센서;
    를 더 포함하는 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리.
  8. 청구항 6 에 있어서,
    상기 경통을 상승 또는 하강시키는 제2 구동부;
    를 포함하는 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리.
  9. 청구항 6 에 있어서,
    상기 빔 성형부는,
    레이저 광이 통과하는 매질로 고투과율을 갖는 모재를 사용해 단면이 사각형인 직육면체로 형성되고,
    상기 광섬유와 0.2㎜ 이상, 0.5㎜ 이하의 이격거리를 갖도록 설치되고,
    레이저 광이 지나가는 광축과 수평한 측면에 전반사 코팅막이 형성되고, 상기 광축과 수직한 상부면과 하부면에 무반사 코팅막이 형성되는 것,
    을 특징으로 하는 플립 칩 본딩장치의 가압 어셈블리.
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