KR101182575B1 - 플립칩 본딩 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플립칩 본딩용 기판 이송 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법에 관한 것으로, 웨이퍼를 분할하여 얻어진 플립칩을 기판 상에 본딩하는 데 사용되는 기판 이송 장치로서, 프레임과; 상기 프레임에 고정된 제1안내레일과; 상기 제1안내레일의 하측에서 상기 프레임에 고정되는 제2안내레일과; 제1기판을 흡입하여 고정 거치시키는 제1거치대와, 상기 제1기판을 상기 제1거치대 상에 고정 거치하도록 상기 제1거치대에 관통 형성된 흡입공을 통해 흡입압을 인가하는 제1흡입유닛을 구비하고, 상기 제1기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정이 이루어지는 제1포지션에 위치할 수 있도록 상기 제1안내레일을 따라 이동하는 제1스테이션과; 제2기판을 흡입하여 고정 거치시키는 제2거치대와, 상기 제2기판을 상기 제2거치대 상에 고정 거치하도록 상기 제2거치대에 관통 형성된 흡입공을 통해 흡입압을 인가하는 제2흡입유닛을 구비하고, 상기 제2기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정이 이루어지는 제2포지션에 위치할 수 있도록 상기 제2안내레일 및 상하 방향으로 이동하는 제2스테이션을; 포함하여 구성되어, 기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정을 보다 신속하게 행하여 공정의 효율을 향상시킨 플립칩 본딩용 기판 이송 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법을 제공한다.

Description

플립칩 본딩 방법 {FLIP CHIP BONDING METHOD}
본 발명은 플립칩 본딩 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정을 보다 신속하게 행하여 공정의 효율을 향상시킨 플립칩 본딩 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 반도체 기판 상에 전기 소자들을 포함하는 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과 팹 공정에서 제조된 반도체 장치의 전기적 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting) 공정과 팹 공정 및 EDS 검사가 완료된 반도체 장치를 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키는 패키지 조립 공정을 통해 제조된다. 여기서, 패키지 조립 공정은 플립칩(chip) 단위로 기판을 쏘어(sawer) 또는 레이저로 절단하여 분리하는 소잉(sawing) 작업 후 절단된 플립칩을 스트립(strip)이나 보트(bort)라고 불리는 기판 상에 마운팅되면서 본딩(bonding)된 이후에 몰딩(molding) 및 절단 공정 등으로 이루어진다. 이 때, 기판은 자재 이송용 트래이에 놓여있는 플립칩 자체와 조립이 완료된 반도체 패키지, 전기 소자 기판 등 플립칩이 마운팅되어 본딩되는 형태를 모두 포함한다.
이 때, 반도체 패키지 조립 장치는 웨이퍼로부터 분할 절단된 플립칩을 픽업, 플립 및 이송하는 피커 장치(picker apparatus)와 피커 장치가 이송한 플립칩을 탑재부에 이송하는 이송 모듈 및 탑재부에 플립칩을 안착 및 본딩하는 본딩부로 구성될 수 있다. 여기서, 피커 장치는 플립칩의 이송 및 패키지의 실장 작업은 물론 패키지의 이송, 공급 등과 같은 픽앤플레이스(pick and place) 공정이 필요한 공정에 사용되며, 플립칩을 픽업하기 위한 핸들러(handler)와 핸들러의 구동 및 이동을 위한 구동부로 이루어진다.
피커 장치에 의해 파지되어 이송되는 플립칩은 스트립(strip)이나 보트(bort)라고 불리는 기판 상에 마운팅되면서 본딩된다. 플립칩이 웨이퍼로부터 분할되어 기판 상에 마운팅되어 본딩되는 공정은 다음과 같다.
도1a 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 등의 기판(10)을 다수의 플립칩(20a, 20b, 20c ; 20)으로 분할하여 생성하면, 도1b에 도시된 종래의 플립칩의 이송용 피커 장치(30)가 분할된 기판(10)의 근처로 이동하여 이송하고자 하는 하나의 플립칩(20)의 상측에 위치한다. 이 때, 생성된 수 많은 플립칩들 가운데 이송하고자 하는 플립칩(20)은 하부로부터 상방(20d)으로 밀어올리는 힘에 의해 이웃한 플립칩들과 분리되어 약간 상방으로 돌출되며, 피커 장치(30)는 파지부(30a)에 흡입압을 작용시켜 플립칩(20)을 파지한다.
그리고 나서, 피커 장치(30)에 의해 플립 파지된 플립칩(20)은 도면에 도시되지 않았지만 일면에 플럭스를 묻힌 후 도2에 도시된 플럭스 칩 본딩용 기판 이송 장치(50)로 이송되어 도1c에 도시된 바와 같이 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(50)에서 준비된 기판(70) 상에 플립칩(20)을 내려놓는 것에 의해 플럭스 칩(20)이 기판(70)상에 본딩된다. 이 때, 피커 장치(30)의 파지부(30a)가 플립칩(20)을 이송하여 직접 기판(70) 상에 본딩할 수도 있으며, 피커 장치(30)로 적치대(미도시)에 플립칩을 적치시킨 후 별도의 이송모듈(40)로 플럭스 칩(20)을 기판(70)상에 본딩할 수도 있다.
여기서, 종래의 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(50)는 도1c 및 도2에 도시된 바와 같이 플립칩(20)이 본딩되는 영역(BA)에는 본딩 공정 중에 기판을 고정하기 위하여 흡입압(52p)이 작용하는 다수의 흡입구(53)가 구비된 흡입유닛(52)이 설치되고, 그 흡입유닛(52)의 상측으로 컨베이어 벨트(51)로 기판(70)을 이송하도록 구성된다. 이 때, 컨베이어 벨트(51)는 구동 모터(51m)에 의하여 구동 풀리(51p)가 회전함으로써 전진하도록 작동하여, 컨베이어 벨트(51)의 상면으로 공급된 기판(70)을 흡입유닛(52)의 상측으로 이동시킨다.
그리고, 컨베이어 벨트(51)에 거치된 기판(70)이 흡입유닛(52)의 상측으로 도면부호 70d로 표시된 방향으로 컨베이어 벨트(51)의 이동에 따라 이송되면, 흡입유닛(52)의 흡입구(52a)에 흡입압(52p)이 작용한다. 이에 따라, 컨베이어 벨트(51)가 하방으로 이동하면서 흡입압(52p)에 의하여 본딩 공정의 대상이 되는 기판(70)이 고정되는 데, 이 때, 도3에 도시된 바와 같이 컨베이어 벨트(51)를 매개로 흡입 고정되는 기판(70)의 자세가 70r로 표시된 방향으로 회전하거나 이동하여 틀어지므로, 흡입유닛(52) 상에서 기판(70)의 자세를 정렬시키는 공정이 필수적으로 수반되었다.
더욱이, 도2에 도시된 종래의 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(50)를 이용하여 하나의 기판에 서로 다른 크기나 형태의 제1플립칩과 제2플립칩을 본딩하는 경우에는, 각각의 플립칩을 서로 다른 컨베이어 벨트(51)에서 본딩을 해야 하므로 공정이 지연되고 효율이 저하되는 문제가 야기된다. 또한, 기판에 서로 다른 크기의 플립칩을 본딩하는 과정에서 각 플립칩을 본딩할 때마다 기판의 자세 정렬이 필요하므로, 이로 인한 공정의 효율 저하가 더욱 심각해지는 문제점이 있었다.
이에 따라, 웨이퍼(10)로부터 분할된 플립칩(20)을 다양한 형태의 기판(70)에 본딩하는 공정이 종래에는 오래 소요되어 공정의 효율이 저하되는 문제가 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정을 보다 신속하게 행하여 공정의 효율을 향상시킨 플립칩 본딩용 기판 이송 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 서로 다른 종류의 플립칩을 하나의 기판 상에 본딩하는 공정도 보다 신속하고 효율적으로 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본발명은 한 꺼번에 2개 이상의 플립칩의 본딩 공정을 행할 수 있으면서 공간을 덜 차지하는 컴팩트한 구조의 플립칩 본딩용 기판 이송 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
이와 동시에, 본 발명은 플립칩을 기판 상에 2개 이상 한꺼번에 본딩하면서도, 기판에 플립칩을 공급하는 이송 모듈을 서로 다르게 구성하지 않고 하나의 통일화된 모듈로 제작할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼를 분할하여 얻어진 플립칩을 기판 상에 본딩하는 데 사용되는 기판 이송 장치로서, 프레임과; 상기 프레임에 고정된 제1안내레일과; 상기 제1안내레일의 하측에서 상기 프레임에 고정되는 제2안내레일과; 제1기판을 흡입하여 고정 거치시키는 제1거치대와, 상기 제1기판을 상기 제1거치대 상에 고정 거치하도록 상기 제1거치대에 관통 형성된 흡입공을 통해 흡입압을 인가하는 제1흡입유닛을 구비하고, 상기 제1기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정이 이루어지는 제1포지션에 위치할 수 있도록 상기 제1안내레일을 따라 이동하는 제1스테이션과; 제2기판을 흡입하여 고정 거치시키는 제2거치대와, 상기 제2기판을 상기 제2거치대 상에 고정 거치하도록 상기 제2거치대에 관통 형성된 흡입공을 통해 흡입압을 인가하는 제2흡입유닛을 구비하고, 상기 제2기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정이 이루어지는 제2포지션에 위치할 수 있도록 상기 제2안내레일 및 상하 방향으로 이동하는 제2스테이션을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩용 기판 이송 장치를 제공한다.
이는, 플립칩의 본딩 공정이 이루어지는 제1포지션과 제2포지션으로 기판을 이송하는 데 있어서, 제1스테이션과 제2스테이션에 각각 기판을 흡입 고정할 수 있는 제1흡입유닛과 제2흡입유닛을 구비하여 기판의 위치 및 자세를 고정한 상태로 제1포지션 및 제2포지션으로 이동함에 따라, 컨베이어 벨트에 의하여 기판을 이송함에 따라 기판에 본딩 공정을 행하는 포지션에서 기판의 위치 고정 과정에서 자세가 틀어지는 종래의 문제점을 해소한 것이다.
즉, 기판의 정렬 공정을 스테이션에 기판을 거치하는 때에 1회만 행하더라도, 제1포지션 및/또는 제2포지션에서 본딩 공정을 행할 때에 기판의 위치 및 자세가 틀어지지 않으므로, 종래에 본딩을 행하는 포지션에서 위치 및 자세를 정렬하는 공정을 생략할 수 있게 되어, 플립칩의 본딩 공정의 효율을 향상시키고 본딩 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
이 뿐만 아니라, 상기와 같이 제1스테이션과 제2스테이션의 이동을 안내하는 제1안내레일과 제2안내레일이 상하로 이격 배치됨에 따라, 플립칩의 본딩 공정이 이루어지는 제1스테이션과 제2스테이션을 포함하여 2개 이상의 플립칩의 본딩 공정을 행할 수 있으면서 공간을 덜 차지하는 컴팩트한 구조를 구현할 수 있는 장점이 얻어진다.
더욱이, 제1스테이션의 수평 방향의 이동을 안내하는 제1안내레일 보다 하측에 위치한 제2안내레일을 따라 제2스테이션이 수평 방향으로 이동하도록 구성되고, 동시에 제2스테이션은 제1안내레일에 도달할 수 있을 만큼 상하로 이동 가능하게 구성되므로, 제1스테이션은 제1포지션과 제2포지션에 모두 위치할 수 있고, 제2스테이션도 역시 제1포지션과 제2포지션에 모두 위치할 수 있어서, 하나의 기판이 각각 서로 다른 제1포지션과 제2포지션에서 서로 다른 플립칩을 공급받아 본딩될 수 있게 된다.
이 과정에서 기판의 정렬은 스테이션에 고정될 때에만 행하면 되며, 그 이후에는 기판이 스테이션의 거치대에 고정된 상태로 이동되므로, 제1포지션 및 제2포지션에서 종래에 행하던 정렬 공정을 거칠 필요가 없게 되어, 서로 다른 형태의 플립칩을 기판에 본딩하는 공정은 종래에 비하여 비약적으로 신속하게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이 때, 상기 제1스테이션을 상기 제1안내레일을 따라 이동 구동시키는 제1구동유닛과; 상기 제2스테이션을 상기 제2안내레일을 따라 이동 구동시키는 제2구동유닛과; 상기 제2스테이션에 고정된 상기 제2기판을 상하로 이동시키는 제3구동유닛이 구비된다.
그리고, 상기 제2포지션은 상기 제1포지션과 동일한 높이에 위치하여, 제1포지션에서 플립칩을 공급하는 이송 모듈과 제2포지션에서 플립칩을 공급하는 이송 모듈을 동일한 사양을 사용하더라도 무방해진다. 이는, 서로 다른 위치에서 각기 독립적으로 플립칩을 스테이션 상에 고정된 기판에 본딩하는 이송 모듈이 서로 통일화되어 동일한 사양의 이송 모듈을 사용할 수 있도록 한다는 점에서, 이송 모듈의 설계, 제작, 설치 및 이를 제어하는 구동 프로그램 등을 일원화할 수 있고, 따라서 플립칩 본딩용 이송 장치에 이송 모듈을 장착하여 운영하는 데 소요되는 비용및 시간을 절감할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 상기 제2포지션은 상기 제1스테이션의 이동 경로 상에 위치하여, 상기 제1스테이션도 상기 제2포지션에 위치할 수 있도록 한다. 이에 의하여, 제1스테이션에 고정된 제1기판은 제2포지션으로 이동하여 제2포지션에서 작동하는 이송 모듈에 의해 공급되는 플립칩이 본딩될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제2스테이션은 상기 제1포지션에 위치할 수 있도록 상기 제2안내레일이 배열된다. 이에 의하여, 제2스테이션도 수평이동과 상방이동을 병행하여 제1포지션에 위치할 수 있게 되어, 제2스테이션에 고정된 제2기판도 역시 제1포지션으로 이동하여 제1포지션에서 작동하는 이송 모듈에 의해 공급되는 플립칩이 본딩될 수 있다.
이와 같은 구성을 효과적으로 구현하면서 보다 콤팩트한 플립칩 본딩용 기판 이송 장치를 구현하기 위하여 제1안내레일과 상기 제2안내레일은 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.
상기 제1스테이션이 제1기판을 견고하게 파지하기 위하여 제1거치대에는 제1흡입유닛에 의하여 흡입압이 작용하는 다수의 흡입공이 형성되며, 상기 제2스테이션이 제2기판을 견고하게 파지하기 위하여 제2거치대에는 제2흡입유닛에 의하여 흡입압이 작용하는 다수의 흡입공이 형성된다.
제1스테이션은 제1안내레일을 따라 리드스크류, 직선 구동형태의 액츄에이터 등의 수단을 이용하여 이동할 수도 있지만, 부품수를 줄이고 유격을 발생시키지 않아 정확하게 위치 제어하는 것이 좋다. 이를 위하여, 상기 제1안내레일에는 제1영구자석편이 N극과 S극이 교대로 고정되고, 상기 제1영구자석편과 마주보도록 상기 제1스테이션에 전류가 인가되는 코일로 이루어진 로터가 상기 제1구동 유닛에 구비되어, 제1스테이션은 제1안내레일을 따라 리니어 모터의 원리로 독립적으로 이동할 수 있게 된다. 이에 의하여 제1스테이션은 콤팩트한 구조로 정확한 위치 제어가 가능해진다.
마찬가지로, 상기 제2구동유닛도 역시 상기 제2안내레일에 고정된 다수의 제2영구자석편과, 상기 제2영구자석편과 마주보도록 상기 제2스테이션의 제2이동몸체에 설치되어 전류가 인가되는 코일로 이루어진 로터를 구비하여, 제2스테이션은 제2안내레일을 따라 리니어 모터의 원리로 독립적으로 이동 제어된다.
한편, 제2스테이션의 제2거치대 상에 안착된 제2기판이 제1스테이션의 경로 상에 위치하는 제1포지션에 도달할 수 있도록 제2기판을 상하 방향으로 이송하기 위하여, 상기 제2스테이션은, 상기 제2이동몸체에 대하여 상하로 이동하는 제3이동몸체와; 상기 제3이동몸체의 상하 이동을 안내하도록 상기 제2이동몸체에 고정된 제3안내레일을 구비한다.
그리고, 상기 제3구동유닛은 제3이동 몸체가 제3안내레일을 따라 이동하도록 공압 실린더 액츄에이터로 제3이동몸체를 독립적으로 상하이동시킨다. 제3이동몸체가 상하 이동 중에 흔들림이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 제3안내레일은 정밀한 치수로 제3이동몸체와 맞물려 흔들림이 없이 상하 왕복 이동하도록 보조한다.
상기 제1기판과 상기 제2기판 중 어느 하나 이상은 동일한 플립칩이 다수 본딩되는 스트립(strip)일 수 있다. 또한, 상기 제1기판과 상기 제2기판 중 어느 하나 이상은, 트래이와 이에 고정된 다이(die)를 포함하여 구성된 보트(bort)일 수 있다. 여기서, 플립칩이 본딩되는 기판이 보트인 경우에는 플립칩이 트래이에 고정된 다수의 다이에 본딩된다.
즉, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '기판'이라는 용어는 스트립, 보트, 자재 이송용 트래이에 놓여져 있는 플립칩 자체, 조립이 완료된 반도체 패키지, 전기 소자 기판 등 플립칩이 본딩되는 모든 형태를 포함한다.
이 때, 상기 다이(die)에는 하나의 플립칩이 안착될 수도 있지만, 서로 다른 크기의 제1플립칩과 제2플립칩이 본딩될 수도 있다. 이 경우에, 제1플립칩과 제2플립칩이 모두 하나의 포지션에서 다이에 본딩될 수도 있지만, 이송 모듈에 플립칩의 형태를 변경하는 것은 공정의 흐름을 저해하여 본딩 공정에 소요되는 시간을 지연시키므로, 제1플립칩은 제1포지션에서 제2플립칩은 제2포지션에서 다이에 본딩되는 것이 공정의 효율성을 향상시키는 측면에서 효과적이다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 제1기판과 제2기판에 플립칩을 본딩하는 방법으로서, 제1기판을 제1스테이션에 공급하여 제1거치대의 하방에서 흡입되는 흡입압으로 상기 제1기판을 고정시키는 단계와; 제1스테이션을 미리 정해진 제1포지션으로 이동시키는 단계와; 상기 제1포지션에서 상기 제1기판 상에 플립칩을 본딩시키는 단계와; 제2기판을 제2스테이션에 공급하여 제2거치대의 하방에서 흡입되는 흡입압으로 상기 제2기판을 고정시키는 단계와; 상기 제1포지션과 동일한 높이에 위치하고, 상기 제1스테이션과 상기 제2스테이션이 도달할 수 있는 위치에 있는 미리 정해진 제2포지션으로 상기 제2스테이션을 이동시키는 단계와; 상기 제2포지션에서 상기 제2기판 상에 플립칩을 본딩시키는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 방법을 제공한다.
이 때, 상기 제1포지션과 상기 제2포지션은 동일한 높이에 위치하여, 제1포지션에서 플립칩을 공급하는 이송 모듈과 제2포지션에서 플립칩을 공급하는 이송 모듈을 서로 통일화시켜 동일한 사양의 이송 모듈을 사용할 수 있게 되어, 플립칩의 본딩 공정에 사용되는 이송 모듈을 장착하여 운영하는 데 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
그리고, 상기 제1스테이션은 수평 이동하도록 구동되고, 상기 제2스테이션은 상기 제1스테이션의 이동 경로의 하측에서 수평 이동하여 상기 제1스테이션의 경로상 위치할 수 있도록 상하 이동시키는 것이, 제1스테이션과 제2스테이션이 독립적으로 각각 제1포지션과 제2포지션에 위치할 수 있도록 한다는 점에서 플립칩 본딩 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은, 서로 다른 크기의 제1플립칩과 제2플립칩을 제1기판에 플립칩을 본딩하는 방법으로서, 제1기판을 제1스테이션에 공급하여 제1거치대의 하방에서 흡입되는 흡입압으로 상기 제1기판을 고정시키는 단계와; 제1스테이션을 미리 정해진 제1포지션으로 이동시키는 단계와; 상기 제1포지션에서 상기 제1기판 상에 제1플립칩을 본딩시키는 단계와; 상기 제1스테이션을 미리 정해진 제2포지션으로 이동시키는 단계와; 상기 제2포지션에서 상기 제1기판 상에 제2플립칩을 본딩시키는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 방법을 제공한다.
이와 같이, 하나의 제1기판 상에 서로 다른 크기나 형태를 갖는 제1플립칩과 제2플립칩을 본딩하는 데 있어서, 제1스테이션에 제1기판을 흡착 고정한 이후에 제1포지션에서 제1플립칩을 본딩하고 제2포지션에서 제2플립칩을 본딩함으로써, 공정의 효율을 저해하지 않고 신속하게 서로 다른 크기나 형태를 갖는 플립칩을 하나의 기판에 본딩할 수 있다.
이 때, 제2기판을 제2스테이션에 공급하여 제2거치대의 하방에서 흡입되는 흡입압으로 상기 제2기판을 고정시키는 단계와; 상기 제1기판을 상기 제1포지션에서 플립칩을 본딩하는 동안에 상기 제2스테이션이 상기 제2포지션에서 플립칩을 본딩하는 단계를; 추가적으로 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2기판을 제2스테이션에 공급하여 제2거치대의 하방에서 흡입되는 흡입압으로 상기 제2기판을 고정시키는 단계와; 상기 제1기판을 상기 제2포지션에서 플립칩을 본딩하는 동안에 상기 제2스테이션이 상기 제1포지션에서 플립칩을 본딩하는 단계를; 추가적으로 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1스테이션은 수평 이동하도록 구동시키고, 상기 제2스테이션은 상기 제1스테이션의 이동 경로의 하측에서 수평 이동하고 상기 제1스테이션의 경로에 위치하도록 상하 이동시키도록 작용한다.
한편, 본 발명은, 웨이퍼를 분할하여 얻어진 플립칩을 기판 상에 본딩하는 데 사용되는 기판 이송 장치로서, 프레임과; 상기 프레임에 고정된 제1안내레일과; 상기 제1안내레일의 하측에서 상기 프레임에 고정되는 제2안내레일과; 제1기판을 고정 거치시키는 제1거치대를 구비하고, 상기 제1기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정이 이루어지는 제1포지션에 위치할 수 있도록 상기 제1안내레일을 따라 이동하는 제1스테이션과; 제2기판을 흡입하여 고정 거치시키는 제2거치대를 구비하고, 상기 제2기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정이 이루어지는 제2포지션에 위치할 수 있도록 상기 제2안내레일 및 상하 방향으로 이동하는 제2스테이션을; 포함하여 구성되고, 상기 제2스테이션은 상기 제1포지션에 위치할 수 있고, 상기 제1스테이션은 상기 제2포지션에 위치할 수 있는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩용 기판 이송 장치를 제공한다.
이 때, 상기 제1포지션과 상기 제2포지션은 동일한 높이에 위치하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2포지션은 상기 제1스테이션의 이동 경로 상에 위치하는 것이 효과적이다.
제1안내레일과 상기 제2안내레일은 서로 평행하게 배열되어 장치가 차지하는 공간을 최소화하면서 본딩 공정의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 플립칩의 본딩 공정이 이루어지는 제1포지션과 제2포지션으로 기판을 이송하는 데 있어서, 제1스테이션과 제2스테이션에 각각 기판을 흡입 고정할 수 있는 제1흡입유닛과 제2흡입유닛을 구비하여 기판의 위치 및 자세를 고정한 상태로 제1포지션 및 제2포지션으로 이동함에 따라, 기판의 정렬 공정을 스테이션에 기판을 거치하는 때에 1회만 행하더라도, 제1포지션 및/또는 제2포지션에서 본딩 공정을 행할 때에 기판의 위치 및 자세가 틀어지지 않으므로, 종래에 본딩을 행하는 포지션에서 위치 및 자세를 정렬하는 공정을 생략할 수 있게 되어, 플립칩의 본딩 공정의 효율을 향상시키고 본딩 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명은 기판 상에 플립칩을 본딩하는 공정을 보다 신속하게 행하여 공정의 효율을 향상시킨 플립칩 본딩용 기판 이송 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명은 제1스테이션과 제2스테이션의 이동을 안내하는 제1안내레일과 제2안내레일이 상하로 이격 배치됨에 따라, 플립칩의 본딩 공정이 이루어지는 제1스테이션과 제2스테이션을 포함하여 2개 이상의 플립칩의 본딩 공정을 행할 수 있으면서 공간을 덜 차지하는 컴팩트한 구조를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1스테이션의 수평 방향의 이동을 안내하는 제1안내레일 보다 하측에 위치한 제2안내레일을 따라 제2스테이션이 수평 방향으로 이동하도록 구성되고, 동시에 제2스테이션은 제1안내레일에 도달할 수 있을 만큼 상하로 이동 가능하게 구성되므로, 제1스테이션은 제1포지션과 제2포지션에 모두 위치할 수 있고, 제2스테이션도 역시 제1포지션과 제2포지션에 모두 위치할 수 있어서, 하나의 기판이 각각 서로 다른 제1포지션과 제2포지션에서 서로 다른 플립칩을 공급받아 본딩될 수 있게 된다.
이 과정에서 기판의 정렬은 스테이션에 고정될 때에만 행하면 되며, 그 이후에는 기판이 스테이션의 거치대에 고정된 상태로 이동되므로, 제1포지션 및 제2포지션에서 종래에 행하던 정렬 공정을 거칠 필요가 없게 되어, 서로 다른 형태의 플립칩을 기판에 본딩하는 공정은 종래에 비하여 비약적으로 신속하게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명은 서로 다른 종류의 플립칩을 하나의 기판 상에 본딩하는 공정도 보다 신속하고 효율적으로 행할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.
그리고, 본 발명은 제1스테이지와 제2스테이지가 제1포지션과 제2포지션 중 어느 포지션에서도 플립칩을 공급받아 본딩 공정을 행할 수 있도록 이송되므로, 플립칩을 기판 상에 2개 이상 한꺼번에 본딩하면서도, 기판에 플립칩을 공급하는 이송 모듈을 서로 다르게 구성하지 않고 하나의 통일화된 모듈로 제작할 수 있게 되어, 이송 모듈을 구성하는 데 소요되는 비용을 절감할 수 있고 이송 모듈의 제어 프로그램을 서로 공유하여 유지 관리 측면에서도 간편해지는 잇점을 얻을 수 있다.
도1a 내지 도1c는 종래의 피커 장치를 이용하여 플립칩을 기판에 본딩하는 구성을 순차적으로 도시한 개략도
도2는 도1c의 플립칩 본딩용 기판을 이송하는 장치의 구성을 도시한 사시도
도3은 플립칩 본딩용 기판 이송 장치의 기판 흡착시 현상을 도시한 개략도
도4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 본딩용 기판 이송 장치의 구성을 도시한 사시도
도4b는 도4a의 정면도
도4c는 도4a의 평면도
도5는 도4a의 장치로부터 기판공급부, 기판배출부 및 기판을 제외한 구성을 도시한 사시도
도6은 도5의 'A'부분의 확대도
도7은 도5의 'B'부분의 확대도
도8은 도6의 절단선 C-C에 따른 일부 단면도
도9는 도5의 정면도
도10은 도9의 우측면도
도11a는 도4a의 제1스테이션에 보트 형태의 제1기판이 안착된 구성을 도시한 도면
도11b는 도4a의 제1스테이션에 보트 형태의 제1기판이 안착된 또 다른 형태의 구성을 도시한 도면
도11c는 도4a의 제2스테이션에 스트립 형태의 제2기판이 안착된 구성을 도시한 도면
도11d는 스트립 형태의 기판에 플립칩을 본딩하는 공정을 도시한 도면
도12는 본 발명의 제1실시예에 따른 플립칩 본딩 방법을 순차적으로 도시한 순서도
도13a 내지 도13d는 도12의 플립칩 본딩 방법의 구성을 순차적으로 도시한 도면
도14는 본 발명의 제2실시예에 따른 플립칩 본딩 방법을 순차적으로 도시한 순서도
도15a 내지 도15d는 도14의 플립칩 본딩 방법의 구성을 순차적으로 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상술한다.
다만, 본 발명은 후술하는 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니며, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 본딩용 기판 이송 장치의 구성을 도시한 사시도, 도4b는 도4a의 정면도, 도4c는 도4a의 평면도, 도5는 도4a의 장치로부터 기판공급부, 기판배출부 및 기판을 제외한 구성을 도시한 사시도, 도6은 도5의 'A'부분의 확대도, 도7은 도5의 'B'부분의 확대도, 도8은 도6의 절단선 C-C에 따른 일부 단면도, 도9는 도5의 정면도, 도10은 도9의 우측면도, 도11a는 도4a의 제1스테이션에 보트 형태의 제1기판이 안착된 구성을 도시한 도면, 도11b는 도4a의 제1스테이션에 보트 형태의 제1기판이 안착된 또 다른 형태의 구성을 도시한 도면, 도11c는 도4a의 제2스테이션에 스트립 형태의 제2기판이 안착된 구성을 도시한 도면, 도11d는 스트립 형태의 기판에 플립칩을 본딩하는 공정을 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(100)는 프레임(101)과, 프레임(101)의 일단에 설치되어 기판(S1, S2..)을 공급하는 기판 공급부(102)와, 수평 방향으로 배열되어 프레임(101)에 고정된 2열의 제1안내레일(10R)과, 제1안내레일(10R)과 평행하고 제1안내레일(10R)의 하측에 수평 방향으로 배열되어 프레임(101)에 고정된 2열의 제2안내레일(20R)과, 기판 공급부(102)로부터 기판(S1, S2,...)을 공급받아 흡입하여 위치 및 자세를 고정한 채로 제1안내레일(10R)을 따라 이송되는 제1스테이션(110)과, 기판 공급부(102)로부터 기판(S1, S2,...)을 공급받아 흡입하여 위치 및 자세를 고정한 채로 제2안내레일(20R)을 따라 이송되는 제2스테이션(120)과, 제1스테이션(110) 및 제2스테이션(120)에 고정된 기판(S1, S2,..)에 플립칩의 본딩이 완료되면 기판(S1, S2,..)을 배출하는 기판 배출부(103)로 구성된다.
상기 기판 공급부(102)는 플립칩(20..)을 본딩할 기판(S1, S2,..)을 외부에서 도면부호 Sd1으로 표시된 방향으로 공급받아 기판 탑재부(102a)에서 플립칩(20)이 본딩될 기판(S1')을 제1스테이지(110)의 제1거치대(111) 및 제2스테이지(120)의 제2거치대(121) 상으로 이동시켜, 미리 정해진 자세와 위치로 정렬된 상태로 제1거치대(111) 및 제2거치대(121) 상에 위치시킨다.
상기 제1안내레일(10R)은 수평 방향으로 길게 배열되고, 좌우로 2열이 설치된다. 도8에 도시된 바와 같이, 제1안내레일(10R)에는 길이 방향을 따라 N극과 S극의 제1영구자석편(10M)이 교대로 배열되고, 제1스테이션(110)의 제1이동몸체(113)에 코일로 이루어진 제1로터(113R)가 설치되어, 제1스테이션(110)의 제1로터(113R)에 전류를 인가함으로써 제1안내레일(10R)에 설치된 제1영구자석편(10M)과 제1로터(113R)와의 자기력 상호 작용에 의하여 제1스테이션(110)을 제1안내레일(10R)을 따라 도면부호 110d로 표시된 방향으로 이송시킨다.
즉, 제1스테이션(110)을 제1안내레일(10R)을 따라 이동 구동시키는 제1구동유닛은 제1안내레일(10R)을 따라 배열된 제1영구자석편(10M)과, 이와 마주보도록 제1이동몸체(113)에 설치된 제1로터(113R)와, 제1로터(113R)에 인가하는 전류를 제어하는 제어부로 구성된다.
상기 제2안내레일(20R)은 제1안내레일(10R)과 평행을 이루면서 수평 방향으로 길게 배열되고, 제1안내레일(10R)보다 낮은 위치에서 제2스테이션(120)이 수평 이동할 수 있도록 제1안내레일(10R)보다 낮은 위치에서 상하로 2열이 설치된다. 제1안내레일(10R)과 마찬가지로, 제2안내레일(20R)에는 길이 방향을 따라 N극과 S극의 제2영구자석편(20M)이 교대로 배열되고, 제2스테이션(120)의 제2이동몸체(124)에 코일로 이루어진 제2로터(미도시)가 설치되어, 제2스테이션(120)의 제2로터에 전류공급선(124a)을 통해 전류를 인가함으로써 제2안내레일(20R)에 설치된 제2영구자석편(20M)과 제2로터와의 자기력 상호 작용에 의하여 제2스테이션(120)을 제2안내레일(20R)을 따라 도면부호 120d로 표시된 방향으로 이송시킨다.
즉, 제2스테이션(120)을 제2안내레일(20R)을 따라 이동 구동시키는 제2구동유닛은 제2안내레일(20R)을 따라 배열된 제2영구자석편(20M)과, 이와 마주보도록 제2이동몸체(124)에 설치된 제2로터(미도시)와, 제2로터에 인가하는 전류를 제어하는 제어부로 구성된다.
상기 제1스테이션(110)은 도6에 도시된 바와 같이, 기판(S1, S2,..)을 거치시킨 상태로 흡입 고정하는 제1거치대(111)와, 제1거치대(111)에 거치된 기판(S1, S2,..)을 흡입하도록 제1거치대(111)에 관통 형성된 다수의 흡입공(111a)을 통해 흡입압을 인가하는 제1흡입유닛(112)과, 제1흡입유닛(112)에 연결 고정되어 제1안내레일(10R)을 따라 이동하도록 제1로터(113R)가 설치된 제1이동몸체(113)와, 제1로터(113R)에 전류를 인가하는 전류공급선(114)으로 구성된다.
도8에 도시된 바와 같이, 제1흡입유닛(112)은 외부로부터 흡입압(112p)이 인가되는 흡입관(112a)이 연결되어, 제1거치대(111)와의 사이 공간(112c)을 대기압보다 낮은 부압이 형성되는 진공 챔버로 형성한다. 따라서, 기판 공급부(102)로부터 제1거치대(111)상에 기판(S1, S2,...)이 공급되면, 정렬 수단(미도시)에 의하여 제1거치대 상의 기판(S1, S2,...)의 위치 및 자세가 정렬된 후, 흡입관(112a)에 흡입압(112p)이 인가되어 제1거치대(111)에 형성된 흡입공(111a)을 통해 기판(S1, S2,..)을 직접 잡아당겨 제1거치대(111) 상에 흡입 고정시킨다.
이와 같이, 제1거치대(111)상에 정렬된 상태로 흡입 고정된 기판(S1,..)은 기판(S1,..)에 예정된 플립칩을 모두 본딩할 때까지 제1거치대(111)에 흡입 고정된 상태로 있으므로, 플립칩(20)의 본딩 공정이 이루어지는 제1포지션(10B)과 제2포지션(20B)에서 각각 본딩 공정이 이루어지더라도, 추가적인 기판(S1,..)의 정렬 공정은 필요하지 않게 된다.
상기 제2스테이션(120)은 도7에 도시된 바와 같이, 기판(S1, S2,..)을 거치시킨 상태로 흡입 고정하는 제2거치대(121)와, 제2거치대(121)에 거치된 기판(S1, S2,..)을 흡입하도록 제2거치대(121)에 관통 형성된 다수의 흡입공(121a)을 통해 흡입압을 인가하는 제2흡입유닛(122)과, 제2거치대(121) 및 제2흡입유닛(122)과 함께 상하로 이동하는 제3이동몸체(123)와, 제3이동몸체(123)를 상하 방향(123d)으로 이동하는 것을 안내하는 제3안내레일(125)과, 이들(121-123, 125)과 함께 제2안내레일(20R)을 따라 이동하는 제2이동몸체(124)로 구성된다.
여기서, 제3안내레일(125)은 제2이동몸체(124)에 일체로 고정되어 제2이동몸체(124)와 함께 수평 방향(120d)으로 이동한다. 제3안내레일(125)은 제3이동몸체(123)가 요동없이 상하 왕복이동할 수 있도록, 정교한 치수로 제3이동몸체(123)의 구멍에 부합하는 크기로 형성된다. 그리고, 제3이동몸체(123)는 도면에 도시되지 않았지만 고정도의 공압 실린더 액츄에이터에 의하여 제3안내레일(125)을 따라 도면부호 123d로 표시된 상하 방향으로 이송된다.
또한, 제1흡입유닛(112)의 작용과 마찬가지로, 제2흡입유닛(122)은 외부로부터 흡입압이 인가되는 흡입관을 구비하여, 제2거치대(121)와의 사이 공간을 대기압보다 낮은 부압이 형성되는 진공 챔버로 형성한다. 따라서, 기판 공급부(102)로부터 제2거치대(121)상에 기판(S1, S2,...)이 공급되면, 정렬 수단(미도시)에 의하여 제2거치대 상의 기판(S1, S2,...)의 위치 및 자세가 정렬된 후, 흡입관에 흡입압을 인가하여 제2거치대(121)에 형성된 흡입공(121a)을 통해 기판(S1, S2,..)을 직접 잡아당겨 제2거치대(121) 상에 흡입 고정시킨다.
이와 같이, 제2거치대(121)상에 정렬된 상태로 흡입 고정된 기판(S1,..)은 기판(S1,..)에 예정된 플립칩을 모두 본딩할 때까지 제2거치대(121)에 흡입 고정된 상태로 있으므로, 플립칩(20)의 본딩 공정이 이루어지는 제1포지션(10B)과 제2포지션(20B)에서 각각 본딩 공정이 이루어지더라도, 추가적인 기판(S1,..)의 정렬 공정은 필요하지 않게 된다.
한편, 도11a 및 도11b에는 제1스테이션(110)의 제1거치대(111)에는 트래이(S11)와 다수의 다이(S12)로 이루어지는 보트(bort)형태의 제1기판(S1)이 고정되고, 도11c 및 도11d에는 제2스테이션(120)의 제2거치대(121)에 스트립(strip)형태의 제2기판(S2)이 고정된 것을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제1스테이션(110)과 제2스테이션(120)에 모두 보트(bort)형태의 제1기판(S1)이 고정될 수도 있고, 제1스테이션(110)과 제2스테이션(120)에 모두 스트립(strip)형태의 제2기판(S2)이 고정될 수도 있으며, 제1스테이션(110)과 제2스테이션(120) 중 어느 하나는 보트 형태의 제1기판(S1)이 고정되고 다른 하나에는 스트립 형태의 제2기판(S2)이 고정될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 제1기판 혹은 제2기판이라는 명칭은 각각 보트 형태의 기판과 스트립 형태의 기판을 지칭하는 것이 아니며, 임의 형태의 기판일 수 있다.
여기서, 보트 형태의 기판(S1)은 플레이트 형상의 트래이(tray, S11)에 플립칩(20)이 본딩될 다이(S12)를 다수 고정시켜 둔 기판 형태를 말하며, 스트립 형태의 기판(S2)은 도11c에 도시된 바와 같이 동일한 플립칩(20)을 미리 구획해둔 위치(S21)에 본딩하도록 준비된 기판 형태를 말한다.
다만, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 제1스테이션(110)의 제1거치대(111)에는 보트 형태의 제1기판(S1)이 흡입 고정되고, 제2스테이션(120)의 제2거치대(121)에는 스트립 형태의 제2기판(S2)이 흡입 고정되는 예를 주로 설명하기로 한다.
상기 제1스테이션(110)의 제1거치대(111)에 흡입 고정된 제1기판(S1)은 이송 모듈(40)이 플립칩(20)이 마운팅되어 본딩되는 것으로 예정된 제1포지션(10B)에 위치한 상태에서 본딩 공정이 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제2스테이션(120)의 제2거치대(121)에 흡입 고정된 제2기판(S2)은 또 다른 이송 모듈(40)이 플립칩(20)이 마운팅되어 본딩되는 것으로 예정된 제2포지션(20B)에 위치한 상태에서 본딩 공정이 이루어질 수 있다.
이 때, 제1포지션(10B)과 제2포지션(20B)은 동일한 높이에서 행해지는 것이 동일한 이송 모듈(40)을 사용할 수 있다는 점에서 효과적이다. 즉, 제1포지션(10B)이 제2포지션(20B)보다 높게 위치할 수도 있지만, 이 경우에는 제1포지션(10B)에 플립칩(20)을 공급하는 이송 모듈(40)과 제2포지션(20B)에 플립칩(20)을 공급하는 이송 모듈(40)의 사양이 서로 달라지고, 플립칩(20)을 공급하는 아암의 제어도 별개로 이루어져야 하므로, 설비를 갖추고 운용하는 데 매우 번거롭고 에러가 발생될 경우에 복구하는 것이 보다 어려워진다. 따라서, 보다 저렴하게 이송 모듈(40)을 설치하고 이송 모듈(40)의 관리를 보다 용이하게 하기 위하여, 제1포지션(10B)과 제2포지션(20B)은 동일한 높이에 위치하는 것이 좋다. 이를 위하여, 제2스테이션(120)의 제2거치대(121)는 제3이동몸체(123)가 상하 방향(123d)으로 이동하도록 조작됨에 따라, 제2거치대(121)에 고정된 제2기판(S2)의 본딩 공정을 행하는 제2포지션(20B)이 제1포지션(10B)과 동일한 높이에 위치할 수 있게 된다.
보다 바람직하게는, 도10에 도시된 바와 같이, 상하로 배열되는 제1거치대(111)와 제2거치대(121)는 그 중심이 일치하도록 구성된다. 즉, 연직선(77) 상에 제1거치대(111)의 중심과 제2거치대(121)의 중심이 위치하여, 제1거치대(111)가 제1안내레일(10R)을 따라 이동하면 제2포지션(20B)에 도달할 수 있고, 제2거치대(121)가 제2안내레일(20R)을 따라 이동한 후 상방 이동하면 제1포지션(10B)에 도달할 수 있다. 즉, 제2포지션(20R)은 제1안내레일(10R)의 경로 상에 위치하며, 제1포지션(10R)은 제2안내레일(20R)의 경로의 상측에 위치하게 된다.
이를 통해, 제1스테이션(110)의 제1거치대(111)는 제1포지션(10B)과 제2포지션(20B)에 모두 위치할 수 있으며, 제2스테이션(120)의 제2거치대(121)도 역시 제1포지션(10B)과 제2포지션(20B)에 모두 위치할 수 있다. 따라서, 하나의 기판(S1, S2...)에 2개 이상의 서로 다른 종류의 플립칩(20x, 20y,...; 20)을 본딩하고자 하는 경우에는, 기판(S1, S2,...)을 하나의 포지션에 위치시킨 상태에서 이송 모듈(40)로부터 공급되는 서로 다른 플립칩(20x, 20y,...;20)을 공급하도록 설정을 변경하는 장시간의 공정을 거치지 않더라도, 하나의 스테이션에 고정 거치된 기판을 제1포지션(10B)과 제2포지션(20B)에서 각각 위치시켜 서로 다른 종류의 플립칩(20x, 20y,...' 20)을 하나의 기판(S1, S2,...)에 본딩하는 것이 가능해진다.
대체로 스트립(strip) 형태의 기판은 하나의 종류의 플립칩(20)이 본딩되지만, 도11b에 도시된 바와 같이 보트(bort)형태의 기판은 각 다이(die, S12)에 2개 이상의 플립칩(20x, 20y)이 본딩되는 경우가 있는데, 도11b에 도시된 형태의 본딩 공정이 필요한 경우에는 공정에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 잇점이 얻어진다.
상기 기판 배출부(103)는, 제1스테이션(110)의 제1거치대(111) 및 제2스테이션(120)의 제2거치대(121)에서 위치 고정된 기판(S1, S2,...)이 이송 모듈(40)에 의하여 제1포지션(10B) 및 제2포지션(20B) 중 어느 하나 이상에서 플립칩(20)이 모두 본딩되면, 본딩이 완료된 기판(S1, S2,...)을 수집부(103a)에서 수집하여, 수집된 기판(S1, S2,...)을 도면부호 Sd2로 표시된 후속 공정으로 기판(S1, S2,.)을 전달한다.
이하, 도12 내지 도13d를 참조하여 상기와 같이 구성된 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(100)를 이용한 본 발명의 제1실시예에 따른 플립칩 본딩 방법(S100)을 상술한다.
단계 1: 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(100)의 제1스테이션(110)을 기판 공급부(102)의 기판 탑재부(102a)로 이송시켜, 기판 탑재부(102a)에 준비중인 플립칩(20)을 본딩할 제1기판(S1)을 제1스테이션(110)의 제1거치대(111) 상에 위치시킨다. 그리고 나서, 제1기판(S1)이 제1거치대(111)상에서 예정된 위치와 자세로 있도록 정렬시킨후, 제1흡입유닛(112)에 흡입압(112p)을 인가하여 제1거치대(111) 상에 제1기판(S1)을 위치 및 자세가 정렬된 상태로 흡착 고정시킨다(S110).
이때, 제1스테이션(110)이 기판 탑재부(102a)에 도달하는 과정에서 제2스테이션(120)과 간섭되지 않도록, 제2스테이션(120)의 제2거치대(121)는 제3구동유닛에 의하여 하방으로 이동된 상태로 유지된다.
단계 2: 그리고 나서, 도13a에 도시된 바와 같이 제1스테이션(110)을 도면부호 110d로 표시된 방향으로 이동시켜, 제1거치대(111) 상의 제1기판(S1)이 제1포지션(10B)에 위치하도록 한다(S120).
단계 3: 그 다음, 도13b에 도시된 바와 같이, 제1포지션(10B)에 설치되어 있던 이송 모듈(40)을 이용하여, 웨이퍼(10)를 분할하여 생성된 플립칩(20)을 제1기판(S1)의 정해진 위치에 마운팅하여 제1기판(S1) 상에 본딩시킨다(S130).
단계 4: 단계 2가 종료되자마자, 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(100)의 제2스테이션(120)는 제2거치대(121)를 상방 이동시킨 후 기판 공급부(102)의 기판 탑재부(102a)로 이송된다. 그리고, 제2스테이션(120)은 기판 탑재부(102a)에 공급 준비중인 플립칩(20)의 본딩이 예정된 제2기판(S2)을 공급받아, 제2거치대(121) 상에 위치시킨다. 그리고 나서, 제2기판(S2)이 제2거치대(121)상에서 예정된 위치와 자세로 있도록 정렬시킨후, 제2흡입유닛(122)에 흡입압을 인가하여 제2거치대(121) 상에 제2기판(S2)을 위치 및 자세가 정렬된 상태로 흡착 고정시킨다(S140).
단계 5: 그리고 나서, 도13b에 도시된 바와 같이 제2스테이션(120)을 도면부호 120a로 표시된 방향으로 이동시켜, 제2거치대(121) 상의 제2기판(S2)이 제2포지션(20B)에 위치하도록 한다(S150). 즉, 단계 4 및 단계 5는 단계 3이 이루어지는 과정 중에 모두 행해진다.
단계 6: 그 다음, 도13c에 도시된 바와 같이, 제2포지션(20B)에 설치되어 있던 이송 모듈(40)을 이용하여, 웨이퍼(10)를 분할하여 생성된 플립칩(20)을 제2기판(S2)의 정해진 위치에 마운팅하여 제2기판(S2) 상에 본딩시킨다(S160). 단계 6은 단계 3이 이루어지는 과정과 중복되는 동안에 행해진다.
이 때, 플립칩(20)의 본딩 공정이 먼저 시작된 제1기판(S1)이 제2기판(S2)에 대한 본딩 공정이 완료되기 이전에 먼저 종료된 경우에는, 도13d에 도시된 바와 같이, 제1스테이션(110)은 기판 수집부(103a)로 이송되어 플립칩(20)의 본딩 공정이 완료된 제1기판(S1")을 후속 공정으로 전달한다.
그리고 나서, 제1스테이션(110)은 플립칩(20)을 본딩할 새로운 기판(S1')을 공급받기 위하여 도13a에 도시된 바와 같이 기판 공급부(102)로 이송된다. 제1스테이션(110)이 제2포지션(20B)을 지나치는 동안에는 제2스테이션(120)과 간섭되는 것을 피하기 위하여, 제2스테이션(120)의 제2거치대(121)는 하방으로 이동하고 플립칩(20)의 본딩 공정은 잠시 중단된다. 그리고 나서, 단계 2 내지 단계 6을 반복한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 플립칩의 본딩 방법은 제1스테이션과 제2스테이션에 각각 기판을 흡입 고정할 수 있는 제1흡입유닛과 제2흡입유닛을 구비하여 기판의 위치 및 자세를 고정한 상태로 제1포지션 및 제2포지션으로 이동함에 따라, 기판의 정렬 공정을 스테이션에 기판을 거치하는 때에 1회만 행하더라도, 제1포지션 및/또는 제2포지션에서 본딩 공정을 행할 때에 기판의 위치 및 자세가 틀어지지 않으므로, 종래에 본딩을 행하는 포지션에서 위치 및 자세를 정렬하는 공정을 생략할 수 있게 되어, 플립칩의 본딩 공정의 효율을 향상시키고 본딩 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 장점이 얻어진다.
이하, 도14 내지 도15d를 참조하여 상기와 같이 구성된 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(100)를 이용하여 하나의 기판에 서로 다른 플립칩(20x, 20y)을 본딩하는 데 사용되는 본 발명의 제2실시예에 따른 플립칩 본딩 방법(S200)을 상술한다.
단계 1: 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(100)의 제2스테이션(120)을 기판 공급부(102)의 기판 탑재부(102a)로 이송시켜, 기판 탑재부(102a)에 준비중인 플립칩(20)을 본딩할 제1기판(S101)을 제2스테이션(120)의 제2거치대(121) 상에 위치시킨다. 그리고 나서, 제1기판(S101)이 제2거치대(121)상에서 예정된 위치와 자세로 있도록 정렬시킨후, 제2흡입유닛(122)에 흡입압(122p)을 인가하여 제2거치대(121) 상에 제1기판(S101)을 위치 및 자세가 정렬된 상태로 흡착 고정시킨다(S210).
여기서, 상기 제1기판(S101)은 도11b에 도시된 바와 같이 서로 다른 2종류의 플립칩(20x, 20y)가 각각의 다이(S12)에 본딩되도록 예정되어 있는 보트(bort) 형태의 기판일 수 있다.
단계 2: 그리고 나서, 도15a에 도시된 바와 같이 제2스테이션(120)을 도면부호 120a로 표시된 방향으로 이동시켜, 제2거치대(121) 상의 제1기판(S101)이 기판(S101, S102,...)을 공급하는 기판 탑재부(102a)에 근접한 제2포지션(20B)에 위치하도록 한다(S220).
단계 3: 그 다음, 도15b에 도시된 바와 같이, 제2포지션(20B)에 설치되어 있던 이송 모듈(40)을 이용하여, 웨이퍼(10)를 분할하여 생성된 제1플립칩(20x)을 제1기판(S101)의 정해진 위치에 마운팅하여 제1기판(S101) 상에 본딩시킨다(S230). 이에 따라, 제1기판(S101)의 트래이(S11)에 고정되어 있던 다이(S12)는 제2포지션(20B)에서 제1플립칩(20x)만 본딩된 다이(도11b의 S12')가 된다.
단계 4: 그 다음, 도15c 및 도15d에 도시된 바와 같이, 플립칩 본딩용 기판 이송 장치(100)의 제2스테이션(120)는 제2거치대(121)를 하방(135d')으로 이동시킨 후 제2플립칩(20y)을 본딩시키는 이송모듈(40)이 위치한 제1포지션(10B)으로 이동한다(S240).
단계 5: 단계 4와 동시에, 제1스테이션(110)은 기판 공급부(102)의 기판 탑재부(102a)를 향하여 110d'방향으로 이송되어, 기판 탑재부(102a)에 준비중인 플립칩(20)을 본딩할 제2기판(S102)을 제1스테이션(110)의 제1거치대(111) 상에 위치시킨다. 그리고 나서, 제2기판(S102)이 제1거치대(111)상에서 예정된 위치와 자세로 있도록 정렬시킨후, 제1흡입유닛(112)에 흡입압(112p)을 인가하여 제1거치대(111) 상에 제2기판(S102)을 위치 및 자세가 정렬된 상태로 흡착 고정시킨다(S250).
단계 6: 그리고 나서, 제1스테이션(110)은 110d로 표시된 방향으로 이송되어 기판 탑재부(102a)로부터 더 멀리 떨어져 있으면서 기판 수집부(103a)와는 더 가까운 제2포지션(20B)에 위치시킨다(S260).
여기서, 제2스테이션(120)이 제2포지션(20B)에서 제1포지션(10B)으로 이송되고, 동시에 제1스테이션(110)이 제1포지션(10B)에서 기판 탑재부(102a)로 이송되는 과정에서, 제2스테이션(120)은 제1안내레일(10R)보다 낮은 위치로 하방(135d')이동한 상태에서 제1포지션(10B)으로 이송되므로, 제1스테이션(110)과 제2스테이션(120)이 서로 교차하는 방향으로 이송되더라도 상호 간섭되지 않는다.
단계 7: 그리고 나서, 도15e에 도시된 바와 같이, 제1플립칩(20x)의 본딩이 완료된 제1기판(S101)을 고정한 제2스테이지(120)는 제1포지션(10B)에 위치한다. 그리고, 이송 모듈(40)에 의하여 제2플립칩(20y)이 제1기판(S101) 상에 본딩된다(S270). 이에 따라, 제1기판(S101)에 고정되어 있던 다이(S12')는 제2포지션(20B)에서 서로 다른 2개의 플립칩(20x, 20y)이 동시에 본딩된 다이(S12")가 된다.
단계 8: 단계 7과 동시에, 기판 탑재부(102a)로부터 새로운 제2기판(S102)을 공급받은 제1스테이션(110)은 제2포지션(20B)에 위치한 상태로, 이송 모듈(40)에 의하여 제1플립칩(20x)이 제2기판(S102)상에 본딩된다(S280). 이에 따라, 제2기판(S102)에 고정되어 있던 다이(S12)는 제1포지션(10B)에서 제1플립칩(20x)만 본딩된 다이(S12')가 된다.
단계 9: 그 다음, 제1포지션(20B)에서 서로 다른 2개의 플립칩(20x, 20y)의 본딩 공정이 완료된 제1기판(S101)은 기판 수집부(103a)로 이송되어 후속 공정으로 전달한다.
단계 9가 종료된 상태는 앞서 설명한 단계 3이 종료된 상태와 동일하며, 제1스테이션(110)과 제2스테이션(120)의 위치만 뒤바뀐 상태가 된다. 따라서, 단계 4 내지 단계 9를 반복하는 것에 의하여, 순차적으로 공급되는 기판(S101, S102,...)상에 서로 다른 플립칩(20x, 20y)을 연속적으로 그리고 순차적으로 신속하고 정확하게 본딩할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 플립칩의 본딩 방법은 전술한 제1실시예의 장점을 모두 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 제1스테이션(110)과 제2스테이션(120)이 제1포지션(10B)과 제2포지션(20B)에 각각 모두 위치할 수 있도록 구성되어, 하나의 기판(S101, S102,...)이 각각 서로 다른 제1포지션(10B)과 제2포지션(20B)에서 서로 다른 플립칩(20x, 20y)을 공급받아 본딩할 수 있으며, 이 때, 기판(S101, S102,...)의 정렬은 기판(S101, S102,...)이 스테이션(110, 120)에 고정될 때에만 행하면 되므로, 제1포지션(10B) 및 제2포지션(20B)에서 종래에 행하던 정렬 공정을 거칠 필요가 없게 되어, 서로 다른 형태의 플립칩(20x, 20y)을 기판(S101, S102,...)에 본딩하는 공정은 종래에 비하여 비약적으로 신속하고 효율적으로 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
예를 들어, 본 발명의 제2실시예에 따른 플립칩 본딩 방법(S200)은 제1기판(S101)을 제2스테이션(120) 상에 거치시킨 상태에서 서로 다른 플립칩(20x, 20y)을 각 포지션에서 본딩하는 방법을 예로 들었지만, 제1스테이션(110)과 제2스테이션(120)이 서로 위치를 뒤바꾸는 것이 용이하므로 제1스테이션(110)상에 먼저 제1기판(S101)을 거치시킨 후 서로 다른 플립칩(20x, 20y)을 각 포지션에서 본딩하도록 구성될 수도 있다.
그리고, 본 발명의 제2실시예에 따른 플립칩 본딩 방법(S200)은 기판 탑재부(102a)와 근접한 제2포지션(20B)에서 먼저 제1플립칩(20x)을 본딩시킨 후, 기판 탑재부(102a)로부터 멀리 떨어진 제1포지션(10B)에서 제2플립칩(20y)을 본딩시키는 구성을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 제1포지션(10B) 또는 제2포지션(20B)이라는 명칭에 구애되지 않으며, 기판 탑재부(102a)에 근접한 포지션에서 기판 상에 제1플립칩을 본딩한 후 기판 탑재부(102a)에 보다 멀리 떨어진 포지션에서 기판 상에 제2플립칩을 본딩하는 구성을 모두 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 제2포지션(20B)에서 먼저 플립칩을 본딩하고 제1포지션(10B)에서 나중에 플립칩을 본딩하도록 구성된 예를 설명하였지만, 본 발명은 제1포지션(10B) 또는 제2포지션(20B)이라는 명칭에 구애되지 않으며, 제1포지션이 기판 탑재부에 근접한 플립칩의 본딩 위치로 설정될 수도 있다.
이 뿐만 아니라, 본 발명은 제1스테이션(110)과 제2스테이션(120)의 위치 바꿈이 용이하므로, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서, 기판 탑재부(102a)와 근접한 제2포지션(20B)에서보다 기판 탑재부(102a)로부터 멀리 떨어진 제1포지션(10B)에서 플립칩을 먼저 본딩할 수도 있다.
이렇듯, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속하는 것이다.
100: 플립칩 본딩용 기판이송장치 101: 프레임
102: 기판 공급부 102a: 기판 탑재부
103: 기반 배출부 103a: 기판 수집부
10R: 제1안내레일 20R: 제2안내레일
10M: 제1영구자석편 20M: 제2영구자석편
110: 제1스테이션 111: 제1거치대
112: 제1흡입유닛 113: 제1이동몸체
113R: 로터 120: 제2스테이션
121: 제2거치대 122: 제2흡입유닛
123: 제3이동몸체 124: 제2이동몸체
125: 제3안내레일 77: 중심선
S1: 제1기판 S11: 트래이
S12: 다이 S2: 제2기판
20x: 제1플립칩 20y: 제2플립칩

Claims (3)

  1. 제1기판과 제2기판에 플립칩을 본딩하는 방법으로서,
    제1기판을 제1스테이션에 공급하여 제1거치대의 하방에서 흡입되는 흡입압으로 상기 제1기판을 기판 탑재부에서 공급받아 상기 제1거치대에 고정시키는 단계와;
    제1안내레일을 따라 제1스테이션을 상기 기판 탑재부로부터 이동시켜, 상기 제1거치대가 미리 정해진 제1포지션에 위치하도록 상기 제1스테이션을 이동시키는 단계와;
    상기 제1포지션에서 상기 제1기판 상에 플립칩을 본딩시키는 단계와;
    상기 제1거치대가 상기 기판 탑재부로부터 벗어나면, 상하로 배열된 제3안내레일을 따라 상하 이동 가능한 제2거치대를 구비한 제2스테이션이 상기 제2거치대와 함께 이동하여 상기 제2거치대를 상기 기판 탑재부에 위치시킨 후, 상기 기판 탑재부에서 제2기판을 공급받아 상기 제2거치대의 하방에서 흡입되는 흡입압으로 상기 제2기판을 상기 제2거치대에 고정시키는 단계와;
    제2안내레일을 따라 상기 제2스테이션을 이동시켜, 상기 제1거치대와 상기 제2거치대가 모두 도달할 수 있으면서 상기 제1포지션과는 이격된 위치에 있는 미리 정해진 제2포지션으로 상기 제2거치대를 이동시키는 단계와;
    상기 제2포지션에서 상기 제2기판 상에 플립칩을 본딩시키는 단계를;
    포함하고, 상기 제2거치대는 상기 제2스테이션에 설치된 상기 제3안내레일을 따라 상하 방향으로 이동하도록 구동되어, 상기 제2거치대가 하방 이동하는 것에 의하여 상기 제1스테이션과 상기 제2스테이션이 서로 간섭없이 지나쳐 이동하는 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1포지션과 상기 제2포지션은 동일한 높이에 위치한 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 방법.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1안내레일과 상기 제2안내레일은 모두 수평 방향으로 연장 배열되고, 서로 평행하게 상하 배열된 것을 특징으로 하는 플립칩 본딩 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100432643B1 (ko) 2000-05-26 2004-05-22 엔이씨 일렉트로닉스 코포레이션 플립칩형 반도체장치와 그 제조방법
JP2006222286A (ja) 2005-02-10 2006-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 部品実装装置及び部品実装方法
KR100639149B1 (ko) 2006-06-23 2006-10-31 김성철 반도체 칩 플립 어셈블리 및 이를 이용한 반도체 칩 본딩장치

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