KR100829769B1

KR100829769B1 - 처리할 소자들을 배치하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100829769B1
Application number: KR1020060125516A
Authority: KR
Inventors: 치와 쳉; 호이 수엔 조셉 탕; 팀 와이 토니 마크; 시 로크 찬
Original assignee: 에이에스엠 어쌤블리 오토메이션 리미티드
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2008-05-16
Also published as: TW200746942A; CN1983549A; SG153819A1; US20070131733A1; MY145473A; SG133507A1; CN1983549B; TWI318089B; KR20070062430A; US7726540B2

Abstract

본 발명은 그 표면 상에 표면 구성요소들을 갖는 반도체 소자를 처리하기 위해 배치하는 장치를 제공한다. 반도체 소자의 표면과 접촉하기 위한 일 세트의 돌출부를 포함하는 소자 지지부는 플레인 상에서 반도체 소자를 지지한다. 돌출부들은 이들이 표면 상에서 표면 구성요소들과 접촉하지 않도록 정렬 및 배치된다. 플레인 상에 지지된 반도체 소자를 잡아주기 위해, 제 1 세트의 클램프를 갖는 클램핑 장치가 제 1 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주도록 설정되고, 제 2 세트의 클램프가 제 1 축선에 직각인 제 2 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주도록 설정된다.

반도체 소자, 클램프, 액츄에이터, BGA, 처리량

Description

처리할 소자들을 배치하는 장치 및 방법{Apparatus and method for arranging devices for processing}

도 1a는 뒷면 상에 표면 구성요소들이 조밀하게 있는 반도체 소자 윗면의 도면.

도 1b는 뒷면 상에 표면 구성요소들이 조밀하게 있는 반도체 소자 뒷면의 도면.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 양호한 실시예에 따른 장치를 예시하는 사시도.

도 3은 반도체 소자를 지지하기 위해 돌출하는 작은 아일랜드(island)들를 포함하는 소자 지지부의 사시도.

도 4는 소자를 클램핑하기 위해 수정된 클램핑 블록을 포함하는 본 발명의 제 2 양호한 실시예에 따른 장치를 예시하는 사시도.

도 5a 및 도 5b는 각각 개방 및 닫힌 위치에서의 도 4에 도시된 클램핑 블록의 단면도.

도 6a 및 도 6b는 클램핑 블록에 의해 클램핑되기 전 및 후 각각의 소자 지지부 상에 놓이는 반도체 소자의 사시도.

도 7은 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따라 동시에 다수의 반도체 소자를 정렬하기 위한 다수의 장치를 포함하는 캐리어의 사시도.

도 8은 단일 클램핑 암을 각각 포함하는, 4개의 클램프에 의해 클램핑된 반도체 소자의 입면도.

도 9는 본 발명에 따른 예시된 장치를 사용하여 소자를 정렬하기 위한 바람직한 클램핑 순서를 예시하는 도면.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 반도체 소자 12: 표면 구성요소

14: 소자 지지부 16, 18: 기준 클램프

20, 22: 클램프(clamp) 24, 26: 스토퍼(stopper)

27, 28, 29, 30: 작동력 32: 아일랜드

34: 클램핑 블록(clamping block) 36: 액츄에이터(actuator)

본 발명은 소자들의 처리에 대한 것이고, 특히 캐리어(carrier) 상에 소자들을 배치하고 처리를 위한 처리 시스템에 관해 소자를 정렬하는 것에 대한 것이다.

볼 그리드 어레이("BGA"; Ball Grid Array) 패키지들과 같은 반도체 소자들은 일반적으로 사이즈가 작고, 작업 효율을 증대시키기 위해 일괄처리로(in batches) 수송 및/또는 처리된다. 그러므로, 이들은 종종 수송 및 처리를 위해 배 열(array) 형태로 캐리어 상에 적재된다. 배열 형태로 배치되는 BGA 패키지들 상에 실시되는 처리들의 예에는 납 페이스트 인쇄(solder paste printing), 납 볼 부착(solder balls attaching) 및 시험이 포함된다. 캐리어 상에 몇 개의 또는 모든 반도체 소자들을 동시에 처리하면 높은 처리율을 얻지만, 결과적으로 처리하기 전에 캐리어 상에 소자들을 정확하게 정렬할 필요가 있다. 소자들의 정렬이 잘 안되었을 경우 정렬 이후의 처리들의 수율에 직접적으로 영향을 미친다. 정렬 성능 및 정밀도는 미세 피치 소자(fine pitch device)들에 있어서는 훨씬 더 중요하다.

반도체 소자들을 캐리어 상에 정렬하기 위한 다양한 접근법들이 종래기술에서 실시되었다. 공동(cavity) 접근법에서, 반도체 소자를 수용하기 위해 열린 공동을 갖는 안내 판이 소자의 에지들에 대해 정렬하기 위해 사용되었다. 발명의 명칭이 "다수의 취급기 상에서 볼 그리드 어레이(BGA) 소자들을 시험하기 위한 범용 접촉기 시스템 및 이를 위한 방법"인 미국 특허 제 5,688,127호에서, 공동 접근법이 설명되며 여기서 안내 판은 정렬을 위해 BGA 패키지를 수용하는 구성인 공동을 갖는다. 공동의 구멍 사이즈(opening size)는 소자 진입 지점으로부터 공동의 내부 부분까지 점차 감소된다. BGA 패키지는 좁아지는 구멍에 의해 안내되고 내부 부분에서 공동의 내측 벽들과 정렬된다.

이 접근법의 문제점은 소자가 걸리는 것을 막기 위해 공동의 내측 벽들과 BGA 패키지 사이에 간극(clearance)이 존재해야 한다는 점이다. 또한, 이전의 분리(singulation) 과정으로 인한 상이한 BGA 패키지들의 사이즈의 모든 편차를 수용하기 위해 부가적인 간극이 추가되어야 한다. 그 결과인 BGA 패키지와 공동 간의 간극은 정렬이 불량하게 될 수 있다. 또한, BGA 패키지들과 공동의 내측 벽들 간의 안내 상호작용은 특히 초기의 오정렬(misalignment)이 크면 패키지들이 변위(dislocation)되거나 기울어질 수 있다.

다르게는, 핀 접근법에서, 개구(aperture)들이 핀들이 정렬을 위해 관통하도록 캐리어와 소자들 모두에 형성되어, 캐리어에 대해 반도체 소자들을 정렬하는데 2개 이상의 핀이 사용된다. 캐리어에 대해 반도체 소자들을 정렬하기 위한 핀 접근법은 발명의 명칭이 "스텐실 인쇄를 위한 정확하고 빠른 위치결정 메커니즘"인 미국 특허 제 6,338,297호와, 발명의 명칭이 "볼 그리드 어레이(BGA) 정렬 방법, 시험 방법, 정렬 장치 및 반도체 소자 조립체"인 미국 특허공개 제 2003/042626A1호에 설명되어 있다. 핀 접근법에 따르면, 2개 이상의 개구가 각각의 반도체 소자에 형성되며, 캐리어는 반도체 소자들에 대해 각각의 착륙 장소(landing site)들에서 동일한 패턴의 개구들을 갖는다. 반도체 소자들과 캐리어의 개구들은 사전-정렬되고(pre-aligned), 핀들은 정렬을 돕기 위해 두 부품 모두의 개구들을 관통한다.

이 접근법은 반도체 소자들에 구멍들이 형성되어야 하는 단점을 갖고, 이는 입력/출력 연결부를 배치하기 위해 사용가능한 영역을 감소시킨다. 또한, 구멍들은 진공 흡입을 사용하여 집어 배치하는 픽앤플레이스(pick-and-place) 작업 중에 소자들을 집기 위한 흡인 컵(suction cup)에 사용가능한 영역을 감소시킨다. 다른 단점은 반도체 소자들과 캐리어들 모두의 핀들 및 개구들이 최소의 간극을 갖지 않으면, 정확한 정렬이 실현될 수 없다는 점이다. 그러나, 핀들과 개구들이 단단히 끼워지도록 유사한 사이즈이면 자동화된 수단에 의해 캐리어에 다수의 반도체 소자들 을 정렬시키는 것이 불가능하지 않다고 해도 매우 어렵게 된다. 이는 대량 생산에 바람직하지 않은 수작업에 의한 정렬을 필요로 할 수 있다. 자동화된 수단을 적용할 수 있다고 해도, 정렬되지 않은 반도체 소자들의 상응하는 개구들로 핀이 충돌하면 기울어지거나 변위를 일으킬 수 있다.

지지될 표면 상에 표면-장착 기술("SMT"; Surface-Mount Technology) 타입 구성요소들과 같은 표면 구성요소들이 밀집된 반도체 소자들의 경우에, 소자들을 적절히 지지하는 부가적인 문제점이 있다. 취성의 표면 구성요소들이 지지 구조물에 대해 억지로 편향되면, 손상될 수 있다. 지지된 표면 상의 표면 구성요소들과 지지 구조물 간의 직접적인 접촉을 회피해야 하는 이러한 필요성으로 인해, 반도체 소자를 유지하기 위한 진공 흡인과 같은 수단의 사용이 문제가 될 수 있는데 왜냐하면 진공압이 가해지는 표면 면적이 매우 작기 때문이다. 그러므로, 진공 흡인은 비교적 약하고, 이는 끈적끈적한 플럭스 트랜스퍼 핀(flux transfer pin)들과 같은 처리용 헤드(process head)가 처리되는 소자의 표면과 접촉할 때 예상치 못한 픽업 또는 탈락(dislodgement)을 초래할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 단점들 중 적어도 일부를 극복하고자 하는 정렬 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 관련 목적은 제한된 표면적이 소자들을 지지하는 구조물에 의한 접촉에 사용가능하도록 표면 구성요소들을 포함하는 반도체 소자들을 효과적으로 배치 및 정렬하기 위한 장치 및 방 법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 특징에 따르면, 반도체 소자의 표면 상에 표면 구성요소(surface component)들을 갖는 반도체 소자를 처리하기 위해 배치하는 장치가 제공되며, 이 장치는: 플레인(plane) 상에서 반도체 소자를 지지하기 위해 반도체 소자의 표면과 접촉하기 위한 한 세트의 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부들은 표면 상의 표면 구성요소들과 접촉하지 않도록 배치 및 위치결정되는 소자 지지부; 제 1 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주는 구조로 되어있는 제 1 세트의 클램프와 제 1 축선에 직각인 제 2 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주는 구조로 되어있는 제 2 세트의 클램프를 가져 플레인 상에 지지되는 반도체 소자를 잡아주는 클램핑 장치를 포함한다.

본 발명의 제 2 특징에 따르면, 청구범위 제 1 항에 따른 장치를 사용하여 반도체 소자를 배치하는 방법이 제공되며, 각각의 축선에서 기준 가이드를 제공하기 위해 각각의 세트의 클램프로부터 기준 클램프를 이동하는 단계; 제 1 축선을 따라 기준 클램프에 대해 반도체 소자를 클램핑하기 위해 제 1 세트의 클램프로부터 파지용 클램프(gripping clamp)를 이동하는 단계; 반도체 소자의 클램핑을 해제하기 위해 제 1 세트의 클램프로부터 파지용 클램프를 이동하는 단계; 제 2 축선을 따라 기준 클램프에 대해 반도체 소자를 클램핑하기 위해 제 2 세트의 클램프로부터 파지용 클램프를 이동하는 단계; 및 이후에 반도체 소자를 클램핑하기 위해 제 1 세트의 클램프로부터 파지용 클램프를 이동하여 반도체 소자 상에 단단히 정렬하고 잡아주는 단계들을 포함한다.

본 발명의 제 3 특징에 따르면, 반도체 소자 표면들 상에 표면 구성요소들을 갖는 다수의 반도체 소자를 처리하기 위해 배치하는 장치가 제공되며, 이 장치는 플레인에서 반도체 소자를 지지하기 위해 반도체 소자의 표면과 접촉하는 한 세트의 돌출부를 각각 포함하며, 상기 돌출부들은 표면 상의 표면 구성요소들과 접촉하지 않도록 배치 및 위치결정되는 다수의 소자 지지부; 제 1 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주는 구조로 되어있는 제 1 세트의 클램프와 제 1 축선에 직각인 제 2 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주는 구조로 되어있는 제 2 세트의 클램프를 각각 가져 플레인 상에 지지되는 반도체 소자를 잡아주는 다수의 클램핑 장치; 상기 다수의 클램핑 장치와 소자 지지부들을 장착하기 위한 캐리어를 포함한다.

첨부한 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하는 것이 편리하다. 도면들 및 관련 설명의 상세한 내용은 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 넓은 의미의 일반성을 대신하는 것으로 이해되지 않아야 한다.

본 발명에 따라 처리하기 위해 소자들을 배치하는 장치 및 방법들의 예들이 이제 첨부한 도면을 참조하여 설명된다.

도 1a 및 도 1b는 뒷면 상에 표면 구성요소(12)들이 밀집된 반도체 소자(10)의 윗면과 뒷면을 각각 도시한다. 도 1a는 납 페이스트 인쇄 또는 납 볼 배치와 같은 이후의 처리를 수행할 준비가 된 BGA 소자(10)를 도시한다. 이 배향(orientation)에서, 윗면은 예를 들어, 윗면 또는 처리되는 표면 상에 납 페이스트 또는 납 볼들을 수용함으로써 처리되는 구성이다.

이제 지지하는데 사용되는 소자(10)의 뒷면을 도시하는 도 1b를 참조하면, 반도체 소자(10)가 상기 표면 상에 (SMT 구성요소들과 같은) 표면 구성요소(12)들이 밀집되어 있다. 뒷면 또는 지지면은 소자(10)의 처리 중에 지지 구조물에 의해 접촉 및 지지된다. 지지 구조물은 표면 구성요소들에 손상을 주는 것을 회피하기 위해 표면 구성요소(12)들에 어떠한 힘도 가하지 않아야 하므로, 반도체 소자(10)의 지지면 상에서 정렬 장치가 접근하기 위한 면적이 매우 제한되게 된다. 그러므로, 이 지지면을 사용하여 소자를 신뢰성있게 유지 및 정렬하기 위해 종래 기술의 장치 및 방법들을 사용하기가 어렵다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 양호한 실시예에 따른 장치를 예시하는 사시도들이다. 이 장치는 일반적으로 반도체 소자(10)를 잡아 처리를 위해 배치하기 위한 클램핑 블록(34)의 형태인 클램핑 장치를 포함한다. 4개의 세트의 클램프(16, 18, 20, 22)가 소자(10)의 네 측면들에 상응하여 클램핑 블록(34)의 네 측면들 상에 장착되어 소자를 잡아준다. 제 1 세트의 클램프(16, 20)는 (X축과 같은) 제 1 축선을 따라 반도체 소자(10)를 잡아주는 구조로 되고, 제 2 세트의 클램프는 (Y축과 같은) 제 2 축선을 따라 반도체 소자(10)를 잡아주는 구조로 된다. 각각의 클램프는 소자(10)를 잡아주기 위해 하나 이상의 클램핑 암(clamping arm)을 포함할 수 있다. 이 예시적인 예에서, 각각의 클램프는 클램핑 블록(34)의 각각의 측면에 위치하는 2개의 클램핑 암을 포함한다. 각각의 클램프(16, 18, 20, 22)는 클램프의 개폐를 제어하기 위해 액츄에이터(actuator)를 갖는다. 반도체 소자(10)는 4개의 세트의 클램프의 실질적으로 중앙에서 소자 지지부(14) 상에 놓인다.

제 1 및 제 2 세트의 클램프 각각은 각각의 X 및 Y축을 따라 반도체 소자(10)를 정렬하기 위한 기준 안내 에지(edge)를 제공하도록 조정가능한 기준 클램프(16, 18)를 포함한다. 기준 클램프(16)들 중 하나가 X축에 설치되고 기준 클램프(18)들 중 다른 하나가 Y축에 설치된다. 이들은 이들의 이동 종료시 클램프들의 정지 위치를 제어하고 장치 정렬을 위한 기준 안내 에지들을 제공하기 위해 기준 클램프(16, 18)들에 커플링(coupling)되는 조정가능한 스토퍼(24, 26; stopper)들을 구비한다. 정지 위치를 적절히 수정하면, 이들 두 세트의 기준 클램프(16, 18)가 X, Y 및 Θ(theta) 방향에서 반도체 소자(10)를 정렬하기 위한 X 및 Y 기준 안내 에지들을 제공한다. 각각의 기준 클램프(16, 18)의 반대쪽에는 파지용 클램프가 있고, 이는 프리시져(precisor) 클램프(20, 22)의 형태가 될 수 있다. 이들은 각각의 X 및 Y축을 따라 반도체 소자(10)를 클램핑하기 위해 기준 클램프(16, 18)와 상호작용하게 작동할 수 있다. 프리시져 클램프(20, 22)들은 바람직하게는 스토퍼들을 필요로 하지 않는다.

각각의 반도체 소자(10)는 소자(10)를 잡아주는 작용을 할 수 있는 네 세트의 클램프(16, 18, 20, 22)와 함께 소자 지지부(14)의 실질적으로 중앙에 놓인다. 반도체 소자(10)는 작용력(27,28, 29, 30)이 네 세트의 클램프에 작용하여 닫힐 때 X 및 Y 기준 클램프(16, 18)와 정렬된다. 반도체 소자(10)를 정렬하는 것외에, 클램프(16, 18, 20, 22)들은 소자를 이후에 처리하는 중에 반도체 소자(10)의 이동을 막기 위해 충분한 유지력으로 반도체 소자(10)를 잡아주는 구조로 된다.

도 3은 소자(10)의 지지면 상에 형성되는 표면 구성요소(12)들과 간섭없이 반도체 소자(10)를 지지하도록 작은 돌출 아일랜드(32)들과 같은 돌출부들을 포함하는 소자 지지부(14)의 사시도이다. 아일랜드(32)들은 바람직하게는 압출되고, 표면 구성요소(12)들과 접촉하지 않도록 소자(10)의 지지면 상의 영역들에 배치 및 위치결정된다. 이런 식으로, 소자(10)는 표면 구성요소(12)들과 간섭없이 공간 내에 지지된다. 그러므로, 표면 구성요소(12)들을 상이하게 배치하면 돌출 아일랜드(32)들을 상이하게 배치할 필요가 있을 수 있고, 소자 지지부(14)도 따라서 제조될 수 있다.

소자 지지부(14)는 클램핑 블록(34)의 실질적으로 중심에 제공된다. 그러므로, 반도체 소자(10)는 지지면 상의 표면 구성요소(12)들과 간섭없이 수직 Z-레벨 상에 지지 및 위치결정될 수 있다. 클램프(16, 18, 20, 22)들이 바람직하게는 처리되는 표면 아래에서 소자(10)의 두께의 약 1/4만큼 소자(10)의 처리되는 표면 또는 윗면보다 낮지만 단단히 클램핑됨을 보장하기에 충분히 높은 레벨에서 소자(10)를 잡아주도록 반도체 소자(10)의 수직 레벨을 제어하는 것이 바람직하다. 이는 소자 윗면 위의 레벨이 다른 처리 공구에 의해 자유롭게 접근가능하고, 동시에 단단한 클램핑을 위해 소자에 안정적인 클램핑 조건을 제공하기에 충분히 높게 클램핑됨을 보장한다.

도 4는 소자(10)를 클램핑하기 위해 수정된 클램핑 블록(34)을 포함하는 본 발명의 제 2 양호한 실시예에 따른 장치를 예시하는 사시도가다. 이 실시예에서, 각각의 클램프(16, 18, 20, 22)들은 클램프들의 작동 중에 피벗 샤프트(38: 도 5a 참조)에 의해 피벗 샤프트 둘레로 피벗가능하게 지지된다. 클램핑 블록(34)의 바닥 에 위치하는 액츄에이터(36)는 피벗 샤프트(38) 둘레로 클램프들을 회전시켜 클램핑 운동이 작용하도록 작동가능하다. 그러나, 클램핑 운동을 제어하기 위해 클램프를 밀기 위한 밀대(pusher)를 갖는 선형 안내 시스템과 같은 다른 메커니즘도 사용될 수 있다.

클램핑 블록(34) 상에 장착되는 한 세트의 X방향 클램프(16)와 한 세트의 Y방향 클램프(18)(기준 클램프들)는 조정가능한 스토퍼(24, 26)들을 구비한다. 액츄에이터(36)가 기준 클램프(16, 18)들의 하부 부분을 스토퍼(24, 26)에 대해 밀 때, 기준 클램프(16, 18)들의 상부 부분이 닫히고 스토퍼(24, 26)에 의해 조정될 수 있는 위치에서 멈춘다. 그러므로, X 및 Y 방향들 모두에서 반도체 소자 정렬을 위한 기준 안내 에지들을 제공할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 개방 위치 및 폐쇄 위치 각각에서의 도 4에 도시된 클램핑 블록의 단면도들이다. 클램핑 블록(34)은 클램프들을 작동시키는 수단으로서 공기 실린더(40)를 사용한다. 조정가능한 스토퍼(24, 26)들이 기준 클램프(16, 18)들에 제공되어 기준 클램프들의 이동 범위를 제어한다.

도 5b는 기준 클램프(16)의 정지 위치를 제어하기 위해 스토퍼(24)에 대해 편향하도록 기준 클램프(16)를 공기 실린더(40)가 미는 것을 도시한다. 이는 반도체 소자(10)에 대한 기준 안내 에지를 제공한다.

프리시져 클램프(20, 22)들은 기준 클램프(16, 18)들로부터 소자(10)의 대향 측면들 상에 위치한다. 기준 클램프(16)와는 다르게, 바람직하게는 어떠한 조정가능한 스토퍼도 프리시져 클램프(20, 22)에 제공되지 않는다. 액츄에이터(36)가 프 리시져 클램프(20)를 밀 때, 프리시져 클램프(20)는 반대쪽 기준 에지들에 대해 반도체 소자(10)를 편향시키고 기준 클램프(16)와 소자 에지 사이의 모든 초기 간극을 제거한다. 이는 클램핑 블록(34)에서 X 및 Y 기준 클램프(16, 18)에 대해 반도체 소자(10)를 정렬시킨다. 동시에, 반도체 소자(10)는 이후의 처리 중에 겪을 수 있는 들어올리는 힘을 견디도록 클램프(16, 18, 20, 22)들에 의해 제 위치에 잡혀있다.

다양한 타입의 액츄에이터들이 클램핑 블록(34)의 클램프가 작동하게 사용될 수 있지만, 공기 실린더(40)가 클램프(16, 18, 20, 22)들에 대해 액츄에이터(36)를 구동하기에 바람직하다. 한편, 공기 실린더(40)를 액츄에이터(36)로서 사용하여, 클램핑 속도를 조절하기 위해 공기 실린더(40)로의 공기 유량을 제어하여 클램프 파지 운동이 쉽게 제어될 수 있다. 이는 소자들이 클램핑 블록(34)으로부터 튀어나오게 할 수 있는 반도체 소자(10)에 의 급격하고 강한 클램핑 충격을 회피할 수 있게 한다. 다른 한편, 클램프들의 파지력은 공기 실린더(40)로의 공기 공급 압력을 제어하여 쉽게 제어될 수 있다. 개개의 클램프의 클램핑 행정 및 파지력의 독립적인 제어는 하기에 나타내는 바와 같이, 정렬 과정을 매우 쉽게 한다.

전기 솔레노이드는 다른 바람직한 액츄에이터이다. 이 타입의 액츄에이터의 힘과 속도는 공급 전류를 바꿔 제어될 수 있고, 공기 실린더(40)와 유사한 효과를 제공할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 클램핑 블록(34)에 의해 클램핑되기 전 및 후 각각에서 소자 지지부(14) 상에 놓이는 소자(10)의 사시도들이다. 도 6a는 클램프(16, 18, 20, 22)들이 닫히기 전에 소자 지지부(14)에 놓인 반도체 소자(10)를 도시한다. 반도체 소자(10)는 네 측면 클램프(16, 18, 20, 22)들과 반도체 소자(10) 사이에 간극이 존재하기 때문에 아직 기준 클램프(16, 18)와 정렬되지 않았다.

도 6b에서, 반도체 소자와 클램프들 사이의 간극은 클램프들이 닫힐 때 제거되었다. 반도체 소자(10)는 X 및 Y 방향 기준 클램프(16, 18)와 정렬되고, 이후의 처리를 위해 동시에 네 측면 클램프(16, 18, 20, 22)에 의해 제 위치에 잡힌다.

네 세트의 클램프(16, 18, 20, 22)가 닫혀 소자 지지부(14)의 중심에 놓인 반도체 소자(10)를 잡을 때, 프리시져 클램프(20, 22)들은 X 및 Y 방향 모두에서 기준 클램프(16, 18)에 대해 반도체 소자(10)를 밀고, 따라서 반도체 소자(10)는 2개의 기준 클램프(16, 18)와 정렬된다. 동시에, 클램프(20, 22)들은 이후의 처리들에서 겪을 수 있는 들어올리는 힘(예를 들어, 핀 트랜스퍼 공정에서 BGA 소자 상의 플럭스 점착력)에 대해 반도체 소자를 유지하는 파지력을 제공한다. 이는 소자(10)의 지지면 상에 분포한 표면 구성요소(12)와도 동시에 반도체 소자(10)를 정렬 및 유지할 수 있는 방법을 제공한다.

상술한 정렬 방법은 단일 반도체 소자를 정렬하는데 한정되지 않는다. 다수의 소자를 정렬하는데에도 적용될 수 있다. 도 7은 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따라 동시에 다수의 반도체 소자(10)를 정렬하기 위해 다수의 클램핑 블록(34)을 포함하는 캐리어(44)의 사시도이다. 포켓(pocket)들의 배열들이 캐리어(44)의 윗면(42) 상에 형성되며 각각의 포켓은 하나의 반도체 소자(10)를 수용한다. 각각의 포켓은 반도체 소자(10)를 정렬 및 잡아주기 위해 클램핑 블록(34)의 클램프들 에 의한 그 4개 에지들의 접근을 위해 소자의 네 측면에서 구멍들을 갖는다. 클램핑 블록들의 배열들은 각각의 트레이 포켓 위치에 상응하여 푸쉬 블록에 장착된다. 조정가능한 스토퍼를 사용하여 각각의 클램핑 블록에 X 및 Y 기준 클램프의 정지 위치들을 정렬하여, 다수의 소자들이 캐리어(44) 상에 클램핑된 상태에서 이후의 처리를 위해 동시에 함께 정렬될 수 있다.

소자(10)의 네 측면들 각각에 한 쌍의 클램프를 갖는 클램핑 블록(34)이 예시로서 사용되었지만, 소자의 각각의 측면에서의 클램프의 개수는 작은 형상 계수(form factor)의 반도체 소자를 수용하기 위해 하나로 감소될 수 있다. 도 8은 네 개의 클램프에 의해 클램핑된 반도체 소자(10)의 입면도이고, 클램프 각각은 소자(10)의 각각의 측면 상에서 단일 클램핑 암(16', 18', 20', 22')을 포함한다. 이는 소자(10)의 네 측면들에 접근하기 위해 제한된 공간으로 인해 작은 형상 계수 반도체 소자(10)와 함께 사용하기 적합하다.

도 9는 소자(10)의 정렬을 이루기 위해 본 발명에 따른 예시된 장치를 사용하여 반도체 소자(10)를 정렬하기 위한 바람직한 클램핑 절차를 예시한다.

소자(10)를 정렬 및 유지하기 위해 동시에 클램핑 블록(34)의 모든 클램프를 닫는 대신에, 반도체 소자(10)의 정렬 과정을 쉽게 하기 위해 하기의 클램핑 절차가 제안된다. 먼저, X 및 Y 기준 클램프(16, 18)가 닫혀 반도체 소자(10)에 안내 기준 에지들을 제공한다. 두 번째, X 프리시져 클램프(20)가 닫혀 X 기준 클램프(16)에 대해 반도체 소자(10)를 정렬한다. 세 번째, X 프리시져 클램프(20)가 열리고, 반도체 소자(10)가 최소의 간극만을 갖고 X 기준 클램프(16)와 밀접하게 정 렬된 채로 유지된다. 네 번째, Y 프리시져 클램프(22)가 닫혀 반도체 소자를 Y 기준 클램프(18)에 대해 정렬한다.

Y 프리시져 클램프(22)를 닫는 중에 반도체 소자가 X 방향 프리시져 클램프(20)에 의해 잡히지 않는 것이 바람직한데, 왜냐하면 마찰 하에서 X 방향 클램프(16, 20)와 반도체 소자(10) 간의 미끄러짐으로 인해 반도체 소자(10)의 에지들에 스크래치가 생기기 때문이다. 이는 전기적 구성요소들에 손상이 없어도 반도체 소자(10)의 장식적인 외관에 영향을 준다.

마지막 단계는 X 프리시져 클램프(20)를 닫아 이전의 클램핑 절차로부터 남아 있는 X 기준 클램프(16)와 반도체 소자(10) 간의 최소 간극을 제거하는 것이다.

X 기준 클램프(16)와 반도체 소자(10) 간의 초기 간극이 최소가 되면, X 프리시져 클램프(20)는 소자에 스크래치(scratch) 손상을 주지 않고 X 기준 클램프(16)에 대해 반도체 소자(10)를 정렬시킬 수 있다.

상술한 정렬 방법은 반도체 소자(10)의 지지면들의 상당한 부분에 접근할 것을 요구하지 않는다. 그러므로, 지지면 상에 표면 구성요소(12)들이 밀집한 반도체 소자(10)들에 적용가능하다. 반도체 소자(10)를 정렬하는 것외에, 이후의 처리들에서 겪을 수 있는 반도체 소자(10)에 가해지는 쥐어올리는 힘들을 견디도록 동시에 반도체 소자(10)에 쥐는 힘을 제공한다. 그러므로, 제안된 클램핑 과정은 실질적으로 간극 없이 및 스크래치 없는 정렬이 되게 하며, 이는 정밀도를 증가시킨다.

본원에 설명한 본 발명은 상세히 설명된 것외의 변형, 수정 및/또는 추가할 수 있고 본 발명은 상술한 설명의 진의 및 범위 내에 들어오는 이러한 모든 변형, 수정 및/또는 추가를 포함한다.

본 발명은 제한된 표면적이 소자들을 지지하는 구조물에 의한 접촉에 사용될 수 있게 표면 구성요소들을 포함하는 반도체 소자들을 효과적으로 배치 및 정렬하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

Claims

반도체 소자 표면 상에 표면 구성요소들을 갖는 반도체 소자를 처리하기 위해 배치하는 장치로서,

플레인 상에서 반도체 소자를 지지하기 위해 반도체 소자의 표면과 접촉하기 위한 한 세트의 돌출부를 포함하며, 돌출부들은 표면 상의 표면 구성요소들과 접촉하지 않도록 배치 및 위치결정되는 소자 지지부; 및

제 1 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주게 구성되는 제 1 세트의 클램프와 제 1 축선에 직각인 제 2 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주게 구성되는 제 2 세트의 클램프를 가져 플레인 상에 지지되는 반도체 소자를 잡아주는 클램핑 장치를 포함하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 1 항에 있어서,

각각의 세트의 클램프는 각각의 축선을 따라 반도체 소자의 정렬을 위해 기준 안내 에지를 제공하도록 조정가능한 기준 클램프를 포함하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 2 항에 있어서,

기준 클램프의 끝 위치를 제어하기 위해 조정가능한 각각의 기준 클램프에 커플링되어 기준 안내 에지를 수정하는 스토퍼를 포함하는 반도체 소자 처리용 배 치 장치.
제 2 항에 있어서,

각각의 축을 따라 반도체 소자를 클램핑하기 위해 기준 클램프와 상호작용하게 작동가능한 각각의 기준 클램프 반대쪽의 파지용 클램프를 포함하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 1 항에 있어서,

클램프들이 처리 중에 반도체 소자의 이동을 막기 위해 충분한 유지력으로 반도체 소자를 잡아주는 구조로 되어있는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 1 항에 있어서,

클램프들은 반도체 소자의 처리된 표면보다 낮은 레벨에서 반도체 소자를 잡아주는 구조로 되어있는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 6 항에 있어서,

클램프들은 처리된 표면보다 아래에서 반도체 소자의 두께의 약 1/4의 레벨에서 반도체 소자를 잡아주는 구조로 되어있는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 1 항에 있어서,

클램프들이 클램프의 작동 중에 피벗 샤프트들 둘레에서 피벗할 수 있도록 클램프들을 지지하는 피벗 샤프트들을 포함하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 8 항에 있어서,

반도체 소자를 잡아주도록 피벗 샤프트들 둘레에서 피벗하게 클램프들을 구동하게 제어가능한 액츄에이터들을 포함하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 9 항에 있어서,

액츄에이터들은 공기 실린더들을 포함하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 9 항에 있어서,

액츄에이터들은 전기적 솔레노이드를 포함하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 1 항에 있어서,

다수의 반도체 소자를 캐리어 상에 배치하도록 다수의 클램핑 장치를 장착하게 구성된 캐리어를 포함하며, 각각의 클램핑 장치는 반도체 소자를 정렬 및 잡아주는 작동을 하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 12 항에 있어서,

다수의 클램핑 장치는 모든 반도체 소자를 동시에 배치 및 잡아주는 구조로 되어있는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 1 항에 있어서,

각각의 클램프는 2개의 클램핑 암을 포함하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 1 항에 있어서,

소자 지지부는 반도체 소자를 지지하기 위해 클램핑 장치의 실질적으로 중앙에 위치하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.
제 1 항의 장치를 사용하여 반도체 소자를 배치하는 방법에 있어서,

각각의 축선에서 기준 가이드를 제공하기 위해 각각의 세트의 클램프로부터 기준 클램프를 이동시키는 단계;

제 1 축선을 따라 기준 클램프에 대해 반도체 소자를 클램핑하기 위해 제 1 세트의 클램프로부터 파지용 클램프를 이동시키는 단계;

반도체 소자의 클램핑을 해제하기 위해 제 1 세트의 클램프로부터 파지용 클램프를 이동시키는 단계;

제 2 축선을 따라 기준 클램프에 대해 반도체 소자를 클램핑하기 위해 제 2 세트의 클램프로부터 파지용 클램프를 이동시키는 단계;

이후에 반도체 소자를 클램핑하기 위해 제 1 세트의 클램프로부터 파지용 클램프를 이동하여 반도체 소자 상에 단단히 정렬하고 잡아주는 단계들을 포함하는 반도체 소자 배치 방법.
반도체 소자 표면들 상에 표면 구성요소들을 갖는 다수의 반도체 소자를 처리하도록 배치하는 장치에 있어서,

플레인 상에서 반도체 소자를 지지하기 위해 반도체 소자의 표면과 접촉하는 한 세트의 돌출부를 각각 포함하며, 상기 돌출부들은 표면 상의 표면 구성요소들과 접촉하지 않도록 배치 및 위치결정되는 다수의 소자 지지부;

제 1 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주도록 설정되는 제 1 세트의 클램프와, 제 1 축선에 직각인 제 2 축선을 따라 반도체 소자를 잡아주도록 설정되는 제 2 세트의 클램프를 각각 가져 플레인상에 지지된 반도체 소자들을 잡아주는 다수의 클램핑 장치들;

상기 다수의 클램핑 장치들과 소자 지지부들을 장착하기 위한 캐리어를 포함하는 반도체 소자 처리용 배치 장치.