KR101975144B1

KR101975144B1 - Chip Bonding Apparatus for Die Bonder

Info

Publication number: KR101975144B1
Application number: KR1020180041582A
Authority: KR
Inventors: 안근식; 지승용
Original assignee: 주식회사 프로텍
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2038-04-10

Abstract

본 발명은 다이 본더용 칩 본딩 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다이 본더에 사용되어 칩 운반체를 통해 공급되는 반도체 칩을 픽업 후 기판에 대해 가압하여 본딩하는 다이 본더용 칩 본딩 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 다이 본더용 칩 본딩 장치는, 반도체 칩을 기판에 대해 가압하여 본딩하는 가압력을 매우 작은 크기 단위로 정교하게 조절 할 수 있는 다이 본더용 칩 본딩 장치를 제공함으로써 반도체 칩 본딩 공정의 품질을 향상시키고 생산성을 향상시키는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chip bonding apparatus for a die bonder, and more particularly, to a chip bonding apparatus for a die bonder that is used in a die bonder and presses and bonds a semiconductor chip supplied through a chip carrier.
The chip bonding apparatus for die bonding according to the present invention provides a die bonding chip bonding apparatus capable of precisely adjusting a pressing force for pressing and bonding a semiconductor chip to a substrate in a very small size unit, And the productivity is improved.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a chip bonding apparatus for die bonding,

본 발명은 다이 본더용 칩 본딩 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다이 본더에 사용되어 칩 운반체를 통해 공급되는 반도체 칩을 픽업 후 기판에 대해 가압하여 본딩하는 다이 본더용 칩 본딩 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chip bonding apparatus for a die bonder, and more particularly, to a chip bonding apparatus for a die bonder that is used in a die bonder and presses and bonds a semiconductor chip supplied through a chip carrier.

반도체 칩 다이 본더는 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩이나, 웨이퍼 상에서 절단되어 블루 시트(blue sheet)라고 불리는 점착성 필름에 부착되어 있는 반도체 칩을 픽업하여 다음 공정에 사용하기 위한 리드 프레임이나 기판 등의 타겟에 옮겨 부착하는 장치이다.A semiconductor chip die bonder is a semiconductor chip die bonder that picks up a semiconductor chip formed on a wafer or a semiconductor chip attached to a sticky film cut on a wafer and called a blue sheet and is used as a lead frame or a substrate It is a device to transfer and attach.

일반적으로, 반도체 칩 다이 본딩 장치는 웨이퍼나 블루 시트 등의 칩 운반체를 고정하는 칩 공급부와, 반도체 칩이 본딩될 타겟을 고정하는 타겟 고정부와, 칩 공급부에서 반도체 칩을 픽업하는 픽업헤드와, 반도체 칩을 픽업한 픽업헤드를 칩 공급부와 타겟 고정부 사이에서 이송하는 이송기구와, 이송 기구로부터 반도체 칩을 전달 받아 기판과 같은 타겟에 가압하여 본딩하는 본딩 헤드를 포함한다. 2. Description of the Related Art Generally, a semiconductor chip die bonding apparatus includes a chip supply section for fixing a chip carrier such as a wafer or a blue sheet, a target fixing section for fixing a target to which the semiconductor chip is to be bonded, a pickup head for picking up a semiconductor chip from the chip supply section, A transfer mechanism for transferring the pick-up head picking up the semiconductor chip between the chip supply section and the target fixing section; and a bonding head for receiving the semiconductor chip from the transfer mechanism and pressing and bonding the semiconductor chip to a target such as a substrate.

반도체 칩이 소형화됨에 따라 반도체 칩의 두께도 매우 얇아졌다. 이와 같이 얇은 반도체 칩을 기판에 가압하여 본딩하는 경우, 매우 작은 크기의 힘으로 정교하게 조절하여 반도체 칩을 가압하는 기능을 가진 본딩 헤드가 필요하다. As the semiconductor chip is miniaturized, the thickness of the semiconductor chip has become very thin. When the thin semiconductor chip is bonded to the substrate by press bonding, a bonding head having a function of precisely controlling the semiconductor chip with a very small force to press the semiconductor chip is needed.

매우 얇은 두께의 반도체 칩을 필요 이상 큰 힘으로 가압하는 경우 반도체 칩이 파손될 수 있다. 이와 같은 원인에 의한 공정 불량의 발생을 방지하고 정확한 크기의 작은 힘으로 반도체 칩을 가압하여 본딩할 수 있는 장치가 필요하다.When a very thin semiconductor chip is pressed with a force larger than necessary, the semiconductor chip may be damaged. There is a need for an apparatus capable of preventing the occurrence of process defects due to such a cause and bonding the semiconductor chip with a small force of a correct size.

본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 반도체 칩을 클램핑하여 기판에 대해 가압함으로써 본딩하는 다이 본더용 칩 본딩 장치의 가압력을 미소 하중으로 정교하게 조절할 수 있는 구조를 가진 다이 본더용 칩 본딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned need, and it is an object of the present invention to provide a chip bonding apparatus for die bonding, which clamps a semiconductor chip and presses the substrate against a substrate, And an object of the present invention is to provide a bonding chip bonding device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이 본더용 칩 본딩 장치는, 반도체 칩을 전달받아 기판에 대해 가압하여 부착하도록 다이 본더에 설치되는 다이 본더용 칩 본딩 장치에 있어서, 상하로 연장되도록 형성되는 제1수용공간과, 상기 제1수용공간의 하측에 배치되어 상하로 연장되도록 형성되는 제2수용공간을 구비하는 하우징; 공기가 채워지는 공압 챔버를 구비하고 상하 방향으로 탄성 변형이 가능한 재질로 형성되며, 상기 공압 챔버의 압력과 외력에 의해 상하 방향으로 방향 탄성 변형이 가능하도록 상기 하우징의 제1수용공간 내에 배치되는 신축 부재; 상기 신축 부재와 결합되어 상기 신축 부재의 움직임에 따라 상하로 슬라이딩 가능하도록 상기 하우징의 제2수용공간 내에 설치되고, 상기 반도체 칩을 클램핑하는 클램핑 부재; 상기 신축 부재에 연결되어 상기 신축 부재의 공압 챔버의 압력을 조절하는 공압 레귤레이터; 상기 하우징에 대한 상기 클램핑 부재의 상하 방향 변위를 측정하도록 상기 하우징에 설치되는 변위 센서; 상기 하우징에 결합되어 상기 하우징을 상하로 승강시키는 승강 부재; 및 상기 변위 센서의 측정값을 수신하고 상기 클램핑 부재와 상기 공압 레귤레이터와 상기 승강 부재의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 점에 특징이 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a chip bonding apparatus for a die bonder, which is mounted on a die bonder to receive and press a semiconductor chip against the substrate, A housing having a first housing space and a second housing space disposed below the first housing space and extending up and down; And a pneumatic chamber having a pneumatic chamber filled with air and being elastically deformable in a vertical direction, and configured to be elastically deformable in the vertical direction by a pressure and an external force of the pneumatic chamber, absence; A clamping member installed in the second housing space of the housing so as to be able to slide up and down in accordance with the movement of the elastic member, the clamping member being coupled to the elastic member and clamping the semiconductor chip; A pneumatic regulator connected to the elastic member to regulate the pressure of the pneumatic chamber of the elastic member; A displacement sensor installed in the housing to measure a vertical displacement of the clamping member relative to the housing; A lifting member coupled to the housing and lifting the housing up and down; And a controller receiving the measured value of the displacement sensor and controlling the operation of the clamping member, the pneumatic regulator, and the elevation member.

본 발명에 의한 다이 본더용 칩 본딩 장치는, 반도체 칩을 기판에 대해 가압하여 본딩하는 가압력을 매우 작은 크기 단위로 정교하게 조절 할 수 있는 다이 본더용 칩 본딩 장치를 제공함으로써 반도체 칩 본딩 공정의 품질을 향상시키고 생산성을 향상시키는 효과가 있다.The chip bonding apparatus for die bonding according to the present invention provides a die bonding chip bonding apparatus capable of precisely adjusting a pressing force for pressing and bonding a semiconductor chip to a substrate in a very small size unit, And the productivity is improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다이 본더용 칩 본딩 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다이 본더용 칩 본딩 장치의 일부분에 대한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 2에 도시된 다이 본더용 칩 본딩 장치의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.1 is a perspective view of a chip bonding apparatus for a die bonder according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a portion of the chip bonding apparatus for die bonding shown in Fig.
Figs. 3 and 4 are sectional views taken on line III-III of the chip bonding apparatus for die bonding shown in Fig.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 다이 본더용 칩 본딩 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a chip bonding apparatus for a die bonder according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다이 본더용 칩 본딩 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 다이 본더용 칩 본딩 장치의 일부분에 대한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 다이 본더용 칩 본딩 장치의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a chip bonding apparatus for a die bonder according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a part of the chip bonding apparatus for a die bonder shown in FIG. 1, 3 is a sectional view taken along line III-III of the chip bonding device for die bonding.

본 발명의 다이 본더용 칩 본딩 장치는 반도체 칩을 픽업하여 기판에 가압하여 부착하는 다이 본더에 설치되는 구성이다. 본 발명의 다이 본더용 칩 본딩 장치는 다이 본더에 설치되어 다음과 같은 방법으로 사용된다. 칩 운반체의 상측에 배치된 다이 본더용 칩 본딩 장치는 반도체 칩을 픽업한다. 이와 같이 반도체 칩을 픽업한 상태에서 이송 장치에 의해 다이 본더용 칩 본딩 장치는 기판과 같은 타겟 위로 이송된다. 이와 같은 상태에서 다이 본더용 칩 본딩 장치는 기판에 대해 반도체 칩을 가압함으로써, 반도체 칩을 기판에 본딩한다. 기판 또는 반도체 칩에는 접착제가 도포되어 있어서, 본 발명의 다이 본더용 칩 본딩 장치에 의해 반도체 칩을 기판에 대해 정해진 압력으로 가압하면 반도체 칩이 기판에 접착된다. The chip bonding apparatus for a die bonder according to the present invention is configured to be mounted on a die bonder which picks up a semiconductor chip and presses it onto a substrate to be attached. The chip bonding apparatus for a die bonder of the present invention is installed in a die bonder and used in the following manner. A chip bonding apparatus for a die bonder disposed above the chip carrier picks up the semiconductor chip. With the semiconductor chip thus picked up, the chip bonding device for die bonding is transported onto the same target as the substrate by the transfer device. In such a state, the die bonder chip bonding apparatus presses the semiconductor chip against the substrate, thereby bonding the semiconductor chip to the substrate. The substrate or the semiconductor chip is coated with an adhesive so that the semiconductor chip is bonded to the substrate by pressing the semiconductor chip at a predetermined pressure with respect to the substrate by the chip bonding device for die bonding according to the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)는 하우징(100)과 신축 부재(200)와 클램핑 부재(300)와 클램핑 부재(300)와 승강 부재(520)를 포함하여 이루어진다.1 to 3, a die bonding chip bonding apparatus 1000 according to the present embodiment includes a housing 100, a stretching member 200, a clamping member 300, a clamping member 300, 520).

하우징(100)은 제1수용공간(110)과 제2수용공간(120)을 구비한다. 제1수용공간(110)과 제2수용공간(120)은 각각 상하로 연장되는 캐비티 형태로 형성된다. 제1수용공간(110)은 하우징(100)의 상부에 배치되고, 제2수용공간(120)은 하우징(100)의 하부에 배치된다. The housing 100 has a first accommodation space 110 and a second accommodation space 120. [ The first accommodation space 110 and the second accommodation space 120 are formed in a cavity shape extending up and down, respectively. The first accommodation space 110 is disposed on the upper portion of the housing 100 and the second accommodation space 120 is disposed on the lower portion of the housing 100.

신축 부재(200)는 하우징(100)의 제1수용공간(110) 내에 배치된다 신축 부재(200)는 내부에 공기가 채워지는 공압 챔버(210)를 구비한다. 공압 챔버(210)의 압력과 외력에 따라 신축 부재(200)는 탄성 변형하여 길이가 늘어나거나 줄어든다. 본 실시예의 경우 신축 부재(200)는 메탈 벨로즈(metal bellows) 형태로 구성된다. 즉, 신축 부재(200)는 금속 재질의 주름관 형태로 형성된다. The elastic member 200 is disposed in the first accommodation space 110 of the housing 100. The elastic member 200 has a pneumatic chamber 210 in which air is filled. The elastic member 200 is elastically deformed in accordance with the pressure of the pneumatic chamber 210 and the external force, thereby increasing or decreasing the length. In this embodiment, the elastic member 200 is configured in the form of a metal bellows. That is, the elastic member 200 is formed in the form of a corrugated pipe made of a metal.

공압 챔버(210)에는 공압 레귤레이터(600)가 연결되어 공압 챔버(210)의 압력을 조절한다. 제어부(700)는 공압 레귤레이터(600)의 작동을 제어한다. 공압 레귤레이터(600)에 의해 공압 챔버(210) 내부의 압력이 증가하면 신축 부재(200)는 길이가 늘어나고, 공압 챔버(210) 내부의 압력이 감소하면 신축 부재(200)는 길이가 줄어든다. 공압 챔버(210) 내부의 압력이 일정한 상태에서 신축 부재(200)에 대해 상하 방향으로 외력이 가해지면 신축 부재(200)의 길이는 줄어들게 된다. A pneumatic regulator (600) is connected to the pneumatic chamber (210) to regulate the pressure of the pneumatic chamber (210). The control unit 700 controls the operation of the air pressure regulator 600. When the pressure inside the pneumatic chamber 210 is increased by the pneumatic regulator 600, the length of the stretchable member 200 is increased. When the pressure inside the pneumatic chamber 210 is decreased, the length of the stretchable member 200 is decreased. When an external force is applied to the elastic member 200 in a vertical direction with the pressure inside the pneumatic chamber 210 being constant, the length of the elastic member 200 is reduced.

하우징(100)의 제1수용공간(110)에는 스토퍼(121)가 형성된다. 스토퍼(121)는 신축 부재(200)의 길이가 정해진 길이 이상 늘어나지 않도록 신축 부재(200)의 길이를 제한하는 역할을 한다. 즉, 도 3에 도시한 것과 같이 공압 레귤레이터(600)에 의해 공압 챔버(210) 내부 압력이 증가하여 신축 부재(200)의 길이가 늘어나면, 신축 부재(200)가 스토퍼(121)에 걸리게 된다. 스토퍼(121)는 신축 부재(200)가 정해진 길이 이상 늘어나지 않게 하는 역할을 한다. A stopper 121 is formed in the first accommodation space 110 of the housing 100. The stopper 121 serves to limit the length of the elastic member 200 so that the length of the elastic member 200 does not increase beyond a predetermined length. 3, when the internal pressure of the pneumatic chamber 210 is increased by the pneumatic regulator 600 and the length of the elastic member 200 is increased, the elastic member 200 is caught by the stopper 121 . The stopper 121 serves to prevent the stretchable member 200 from stretching beyond a predetermined length.

클램핑 부재(300)는 반도체 칩을 클램핑하는 구성이다. 본 실시예의 경우 클램핑 부재(300)는 진공 흡착하는 방법으로 반도체 칩을 클램핑한다. 도 3에 도시한 것과 같이 클램핑 부재(300)는 하우징(100)의 제2수용공간(120) 내에 승강 가능하게 설치되어, 신축 부재(200)의 하부에 결합된다. 신축 부재(200)의 길이가 늘어나거나 줄어들면, 클램핑 부재(300)는 신축 부재(200)를 따라 하강하거나 상승하게 된다.The clamping member 300 is a structure for clamping the semiconductor chip. In this embodiment, the clamping member 300 clamps the semiconductor chip by vacuum adsorption. 3, the clamping member 300 is installed in the second accommodation space 120 of the housing 100 so as to be able to move up and down, and is coupled to the lower portion of the elastic member 200. When the length of the stretching member 200 is increased or decreased, the clamping member 300 is lowered or raised along the stretching member 200.

도 1을 참조하면, 하우징(100)은 승강 부재(520)에 결합된다. 승강 부재(520)는 하우징(100)을 상하로 승강시킨다. 승강 부재(520)는 다이 본더의 이송 장치에 결합되어 수평 방향으로 이송된다. 이송 장치에 의해 결정된 위치에서 승강 부재(520)는 하우징(100)을 하강시켜 반도체 칩을 픽업한다. 이송 장치가 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)를 기판 위로 이송하면, 승강 부재(520)는 하우징(100)을 하강시켜 반도체 칩을 기판에 가압하고 본딩한다. Referring to FIG. 1, the housing 100 is coupled to the lifting member 520. The lifting member 520 lifts the housing 100 up and down. The elevating member 520 is coupled to the conveying device of the die bonder and is conveyed in the horizontal direction. At the position determined by the transfer device, the lifting member 520 moves down the housing 100 to pick up the semiconductor chip. When the transfer device transfers the chip bonding apparatus 1000 for die bonding onto the substrate, the elevating member 520 moves down the housing 100 to press and bond the semiconductor chip to the substrate.

도 3을 참조하면, 회전 부재(510)는 하우징(100)에 설치된다. 회전 부재(510)는 하우징(100)에 대해 클램핑 부재(300)를 회전시켜 클램핑 부재(300)에 클램핑된 반도체 칩의 방향을 조절한다. 본 실시예의 경우 회전 부재(510)는 신축 부재(200)와 결합된다. 회전 부재(510)는 신축 부재(200)를 회전시킴으로써 신축 부재(200)와 결합된 클램핑 부재(300)를 회전시킨다. 상술한 바와 같이 신축 부재(200)는 메탈 벨로즈 형태로 구성되므로, 신축 부재(200)는 길이 방향으로 탄성 변형되나 수직방향 중심축을 중심으로 하는 비틀림 변형되지는 않는다. 따라서, 회전 부재(510)가 신축 부재(200)를 회전시키면 신축 부재(200)와 함께 클램핑 부재(300)도 동일한 각변위로 회전하게 된다.Referring to FIG. 3, the rotating member 510 is installed in the housing 100. The rotating member 510 rotates the clamping member 300 with respect to the housing 100 to adjust the direction of the semiconductor chip clamped to the clamping member 300. In this embodiment, the rotating member 510 is engaged with the elastic member 200. The rotating member 510 rotates the clamping member 300 coupled with the elastic member 200 by rotating the elastic member 200. As described above, since the elastic member 200 is formed in a metal bellows shape, the elastic member 200 is elastically deformed in the longitudinal direction but is not twisted in the vertical direction about the central axis. Accordingly, when the rotary member 510 rotates the elastic member 200, the clamping member 300 rotates together with the elastic member 200 at the same angular displacement.

하우징(100)의 제1수용공간(110)에는 변위 센서(400)가 설치된다. 변위 센서(400)는 하우징(100)에 대한 클램핑 부재(300)의 상하 방향 변위를 측정하여 제어부(700)에 전달한다. 본 실시예의 경우 변위 센서(400)는 신축 부재(200)의 하단부의 변위를 측정하는 방법으로 클램핑 부재(300)의 상하 방향 변위를 간접적으로 측정한다. 본 실시예의 변위 센서(400)는 도 3에 도시한 것과 같이 엔코더 스케일(410)과 리드 헤드(420)를 구비한다. 엔코더 스케일(410)은 신축 부재(200)의 하단부에 설치된다. 신축 부재(200)의 길이변화에 따라 엔코더 스케일(410)은 상하로 움직이게 된다. 리드 헤드(420)는 하우징(100)의 제1수용공간(110) 내벽에 설치된다. 리드 헤드(420)는 엔코더 스케일(410)의 상하방향 변위 변화를 감지하여 제어부(700)에 전달한다. A displacement sensor 400 is installed in the first accommodation space 110 of the housing 100. The displacement sensor 400 measures the vertical displacement of the clamping member 300 with respect to the housing 100 and transmits the measured displacement to the controller 700. In this embodiment, the displacement sensor 400 indirectly measures the vertical displacement of the clamping member 300 by measuring the displacement of the lower end of the elastic member 200. The displacement sensor 400 of this embodiment has an encoder scale 410 and a lead head 420 as shown in FIG. The encoder scale 410 is installed at the lower end of the elastic member 200. The encoder scale 410 moves up and down according to the change of the length of the elastic member 200. The lead head 420 is installed on the inner wall of the first accommodation space 110 of the housing 100. The read head 420 senses a change in the vertical displacement of the encoder scale 410 and transmits it to the controller 700.

이하 상술한 바와 같이 구성된 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)의 작동에 대해 설명한다. Hereinafter, the operation of the chip bonding apparatus 1000 for die bonding as described above will be described.

먼저, 제어부(700)는 공압 레귤레이터(600)를 작동시켜 신축 부재(200)의 공압 챔버(210) 내에 일정한 공기 압력이 유지되도록 한다. 공압 챔버(210) 내부의 압력이 증가하면 신축 부재(200)는 도 3에 도시한 것과 같이 스토퍼(121)에 접촉하는 길이까지 늘어난다. First, the controller 700 operates the air pressure regulator 600 to maintain a constant air pressure in the pneumatic chamber 210 of the elastic member 200. As the pressure inside the pneumatic chamber 210 increases, the elastic member 200 extends to a length contacting the stopper 121 as shown in Fig.

이와 같은 상태에서 제어부(700)는 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)가 반도체 칩을 픽업하도록 다이 본더를 작동시킨다. 앞에서 설명한 바와 같이 다이 본더의 이송 장치가 반도체 칩을 픽업하고자 하는 위치로 본 실시예의 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)를 수평 이송하면, 제어부(700)는 승강 부재(520)를 작동시킨다. 승강 부재(520)가 하우징(100)을 하강시켜 클램핑 부재(300)를 반도체 칩에 접촉시키면, 클램핑 부재(300)는 반도체 칩을 흡착하여 클램핑한다. 이와 같은 상태에서 승강 부재(520)가 하우징(100)을 상승시키면, 클램핑 부재(300)는 반도체 칩을 칩 운반체로부터 분리하여 들어올리게 된다.In this state, the controller 700 operates the die bonder to pick up the semiconductor chip by the chip bonding device 1000 for die bonding. As described above, when the transfer device of the die bonder horizontally feeds the die bonding chip bonding apparatus 1000 of this embodiment to a position where the semiconductor chip is to be picked up, the control section 700 operates the elevating member 520. [ When the lifting member 520 moves down the housing 100 to bring the clamping member 300 into contact with the semiconductor chip, the clamping member 300 sucks and clamps the semiconductor chip. In this state, when the lifting member 520 lifts the housing 100, the clamping member 300 separates the semiconductor chip from the chip carrier and lifts the semiconductor chip.

다음으로, 클램핑 부재(300)에 클램핑된 반도체 칩을 기판에 부착하는 공정을 진행한다. 제어부(700)의 명령에 따라 다이 본더의 이송 장치는 본 실시예의 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)를 기판 위로 이송한다. 이와 같은 상태에서 제어부(700)는 회전 부재(510)를 작동시켜 신축 부재(200)를 회전시킴으로써 클램핑 부재(300)에 클램핑된 반도체 칩의 방향을 조절한다. 이를 위해 미리 카메라를 이용하여 반도체 칩과 기판을 촬영한다. 카메라에 의해 촬영된 영상을 바탕으로 제어부(700)는 기판과 반도체 칩 사이의 위치와 방향을 정렬한다.Next, the process of attaching the clamped semiconductor chip to the clamping member 300 is performed. In accordance with a command from the controller 700, the transfer device of the die bonder transfers the chip bonding device 1000 for die bonding according to the present embodiment onto the substrate. In this state, the controller 700 operates the rotating member 510 to rotate the elastic member 200 to adjust the direction of the semiconductor chip clamped to the clamping member 300. To do this, the semiconductor chip and the substrate are photographed using a camera in advance. Based on the image photographed by the camera, the control unit 700 aligns the position and direction between the substrate and the semiconductor chip.

다음으로 제어부(700)는 승강 부재(520)를 작동시켜서 클램핑 부재(300)를 하강시킨다. 클램핑 부재(300)가 하강하여 반도체 칩이 기판에 접촉하면 신축 부재(200)가 수축하기 시작한다. 공압 레귤레이터(600)에 의해 공압 챔버(210)에 일정한 압력이 유지되고 있는 상태에서 신축 부재(200)의 수축 변위에 의해 반도체 칩을 가압하는 힘이 결정된다. 통상적으로 기판에 대해 반도체 칩을 가압하는 압력은 미리 공정 사양으로 정해져 있다. 제어부(700)는 신축 부재(200)의 수축 변위값(즉, 승강 부재(520)에 의해 하우징(100)을 하강시키는 변위)을 조절하는 방법으로 기판에 대한 반도체 칩의 가압력을 조절한다. 제어부(700)는 변위 센서(400)를 이용하여 신축 부재(200)가 수축한 정도를 실시간으로 피드백 받는다. 제어부(700)는 변위 센서(400)의 측정값을 실시간으로 감지하면서, 정해진 변위까지 승강 부재(520)에 의해 하우징(100)을 하강시킨다.Next, the control unit 700 operates the elevating member 520 to lower the clamping member 300. [ When the clamping member 300 is lowered and the semiconductor chip comes into contact with the substrate, the elastic member 200 starts to shrink. The force for pressing the semiconductor chip by the contraction displacement of the elastic member 200 is determined in a state where the constant pressure is maintained in the pneumatic chamber 210 by the pneumatic regulator 600. [ Normally, the pressure for pressing the semiconductor chip with respect to the substrate is predetermined in the process specification. The control unit 700 adjusts the pressing force of the semiconductor chip with respect to the substrate by adjusting the shrinkage displacement value of the elastic member 200 (that is, the displacement causing the housing 100 to descend by the lifting member 520). The control unit 700 receives feedback on the degree of shrinkage of the elastic member 200 using the displacement sensor 400 in real time. The controller 700 senses the measured value of the displacement sensor 400 in real time and descends the housing 100 by the lifting member 520 to a predetermined displacement.

상술한 바와 같이 반도체 칩 또는 기판에는 접착제가 도포되어 있으므로, 반도체 칩을 기판에 가압하면서 반도체 칩은 기판에 접착된다.Since the adhesive is applied to the semiconductor chip or the substrate as described above, the semiconductor chip is bonded to the substrate while pressing the semiconductor chip onto the substrate.

제어부(700)는 클램핑 부재(300)의 진공을 해제하여 반도체 칩을 기판 위에 놓고, 승강 부재(520)에 의해 하우징(100)을 상승시킨다. 승강 부재(520)의 작동에 의해 클램핑 부재(300)가 상승하면, 반도체 칩 본딩 공정이 완료된다.The control unit 700 disengages the vacuum of the clamping member 300 to place the semiconductor chip on the substrate and elevates the housing 100 by the elevating member 520. [ When the clamping member 300 is lifted by the operation of the lifting member 520, the semiconductor chip bonding process is completed.

제어부(700)는 본 실시예의 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)가 설치되는 다이 본더를 작동시켜서 다수의 반도체 칩을 기판에 대해 본딩하는 절차를 반복한다.The control unit 700 repeats the procedure of bonding a plurality of semiconductor chips to the substrate by activating the die bonder on which the chip bonding device 1000 for die bonding according to the present embodiment is installed.

상술한 바와 같이 본 실시예의 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)는 신축 부재(200)의 길이의 변화를 실시간으로 감지하면서 승강 부재(520)의 작동을 조절하므로, 기판에 대한 반도체 칩의 가압력을 정확하고 정교하게 조절할 수 있는 장점이 있다. As described above, the die bonding chip bonding apparatus 1000 of the present embodiment adjusts the operation of the lifting member 520 while detecting the change of the length of the elastic member 200 in real time, so that the pressing force of the semiconductor chip against the substrate It has the advantage of being able to control accurately and precisely.

특히, 매우 얇은 반도체 칩을 기판에 본딩하는 경우, 클램핑 부재(300)의 가압력에 의해 반도체 칩이 파손되는 불량을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다. Particularly, when bonding a very thin semiconductor chip to a substrate, it is advantageous to effectively prevent the semiconductor chip from being damaged due to the pressing force of the clamping member 300.

반도체 칩의 두께가 얇아질수록 반도체 칩을 가압하는 가압력은 미소하중으로 결정되는데, 본 실시예의 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)는 이와 같은 미소하중에 대해서는 정확하고 정교하게 가압력을 조절하는 것이 가능하다. As the thickness of the semiconductor chip becomes thinner, the pressing force for pressing the semiconductor chip is determined as a minute load. The chip bonding apparatus 1000 for die bonding according to the present embodiment can accurately and precisely adjust the pressing force with respect to such a small load Do.

공압 레귤레이터(600)에 의해 발생하는 압력과 신축 부재(200)의 탄성 계수는 온도와 주위 환경 조건에 따라 달라질 수 있는데, 이와 같은 경우에도 가압력에 영향을 주는 변수를 고려한 후에 그와 같은 영향 인자의 변화를 승강 부재(520)의 하강 변위(즉, 신축 부재(200)의 수축 변위)의 변화로 보상하거나 보정할 수 있으므로, 다이 본딩 공정의 품질을 크게 향상시키는 것이 가능하다.The pressure generated by the pneumatic regulator 600 and the elastic modulus of the elastic member 200 may vary depending on the temperature and the environmental conditions. Even in such a case, after considering the variables that affect the pressing force, The change can be compensated or corrected by the change of the falling displacement of the lifting member 520 (that is, the shrinkage displacement of the elastic member 200), so that it is possible to greatly improve the quality of the die bonding process.

특히, 본 실시예의 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)는 도 4에 도시한 것과 같이, 공압 레귤레이터(600)에 의해 공압 챔버(210)에 가해지는 압력이 매우 작은 경우에 우수한 효과를 가진다. 반도체 칩의 두께가 매우 얇은 경우에는 파손을 방지하기 위하여 반도체 칩을 가압하는 가압력도 매우 작게 설정된다. 이 경우 공압 레귤레이터(600)에 의해 공압 챔버(210)에 채워지는 공기의 압력도 매우 작게 설정된다. 이와 같이 공압 챔버(210)에 채워지는 공기의 압력이 작은 경우, 도 4에 도시한 것과 같이 신축 부재(200)가 스토퍼(121) 위치까지 늘어나지 않는 경우가 있다. 즉, 신축 부재(200)의 하단부가 스토퍼(121)에 접촉하지 않는 경우가 발생한다. 공압 레귤레이터(600)에 의해 공압 챔버(210)에 가해지는 압력이 신축 부재(200)의 하단부가 스토퍼(121)에 접촉할 정도의 압력보다 작은 경우에는 도 4와 같은 상태가 된다. 이와 같이 공압 챔버(210)의 압력이 작아서 신축 부재(200)가 스토퍼(121)에 접촉하지 않는 상태를 "비접촉 상태"라고 정의하고 이하에서 설명한다.Particularly, as shown in FIG. 4, the die bonding chip bonding apparatus 1000 of the present embodiment has an excellent effect when the pressure applied to the pneumatic chamber 210 by the pneumatic regulator 600 is very small. When the thickness of the semiconductor chip is very thin, the pressing force for pressing the semiconductor chip is also set to be very small in order to prevent breakage. In this case, the pressure of air filled in the pneumatic chamber 210 by the pneumatic regulator 600 is also set very small. When the air pressure to be filled in the pneumatic chamber 210 is small, the elastic member 200 may not extend to the position of the stopper 121 as shown in FIG. That is, the lower end of the elastic member 200 may not come into contact with the stopper 121. When the pressure applied to the pneumatic chamber 210 by the pneumatic regulator 600 is smaller than the pressure at which the lower end of the elastic member 200 contacts the stopper 121, the state shown in Fig. 4 is obtained. The state in which the pressure of the pneumatic chamber 210 is small and thus the elastic member 200 does not contact the stopper 121 is defined as " noncontact state "

이와 같은 비접촉 상태의 경우, 클램핑 부재(300)에 클램핑된 반도체 칩은 접촉 상태보다 상측에 위치하게 된다. 도 3과 같이 신축 부재(200)가 스토퍼(121)에 접촉한 상태에서 클램핑 부재(300)에 흡착된 반도체 칩의 하우징(100)에 대한 위치(이하 "기준 위치"라고 한다)에 비해 비접촉 상태에서 클램핑 부재(300)에 흡작된 반도체 칩은 더 상측에 위치하게 된다. 즉, 클램핑 부재(300)가 기준 위치보다 하우징(100)에 대해 상측으로 더 진입한 상태가 된다. In such a non-contact state, the semiconductor chip clamped to the clamping member 300 is positioned above the contact state. (Hereinafter referred to as " reference position ") relative to the housing 100 of the semiconductor chip adsorbed by the clamping member 300 in a state where the elastic member 200 is in contact with the stopper 121, The semiconductor chip sucked by the clamping member 300 is located on the upper side. That is, the clamping member 300 is in a state in which the clamping member 300 is further moved upward with respect to the housing 100 than the reference position.

이 경우 종래의 방법으로는 기판에 대한 반도체 칩의 가압력을 조절하는 것이 불가능하다. 종래의 방법으로는 반도체 칩이 가판에 접촉하였는지 여부를 알 수 없기 때문이다. In this case, it is impossible to adjust the pressing force of the semiconductor chip with respect to the substrate by the conventional method. This is because the conventional method can not know whether or not the semiconductor chip has contacted the plate.

그러나 본 실시예에 따른 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)의 경우 변위 센서(400)에 의해 클램핑 부재(300)의 상하 방향 변위를 실시간으로 파악하고 있으므로, 이와 같은 비접촉 상태의 미소 가압력 조건 하에서도 반도체 칩을 가압하는 압력을 정확하게 조절하는 것이 가능하다. 제어부(700)는 변위 센서(400)에서 측정된 값으로부터 가압 전 상태(반도체 칩이 기판에 접촉하지 않은 상태)에서의 클램핑 부재(300)의 변위를 알 수 있다. 승강 부재(520)의 작동에 의해 하우징(100)이 하강하면서 클램핑 부재(300)에 의해 반도체 칩을 기판에 대해 가압하기 시작하면, 변위 센서(400)의 측정값에 변화가 발생한다. 이와 같은 변위 센서(400) 측정값의 변화를 통해서 제어부(700)는 반도체 칩과 기판의 접촉 여부를 알 수 있다. 제어부(700)는 반도체 칩과 기판의 접촉이 시작하는 위치를 기준으로 정해진 변위 만큼 하우징(100)을 더 하강시켜 기판에 대한 반도체 칩의 가압력을 조절하게 된다. 즉, 미소 가압력 조건에서 가압 전 상태의 하우징(100)에 대한 클램핑 부재(300)의 변위를 측정한 후, 이를 이용하여 제어부(700)는 승강 부재(520)에 의해 하우징(100)을 승강시킬 상하 변위 범위를 결정하게 된다.However, in the case of the chip bonding apparatus 1000 for die bonding according to the present embodiment, since the displacement sensor 400 grasps the vertical displacement of the clamping member 300 in real time, even under such minute pressure conditions of non- It is possible to precisely control the pressure for pressing the semiconductor chip. The controller 700 can recognize the displacement of the clamping member 300 in the pre-pressing state (the semiconductor chip is not in contact with the substrate) from the value measured by the displacement sensor 400. [ When the housing 100 is lowered by the operation of the lifting member 520 and the semiconductor chip starts to be pressed against the substrate by the clamping member 300, a change occurs in the measured value of the displacement sensor 400. Through the change of the measured value of the displacement sensor 400, the controller 700 can determine whether or not the semiconductor chip and the substrate are in contact with each other. The control unit 700 controls the pressing force of the semiconductor chip with respect to the substrate by further lowering the housing 100 by a predetermined displacement based on the position where the contact between the semiconductor chip and the substrate starts. That is, after measuring the displacement of the clamping member 300 with respect to the housing 100 in the pre-pressing state under the micro pressing force condition, the controller 700 controls the lifting member 520 to lift the housing 100 The upper and lower displacement ranges are determined.

부연하면, 제어부(700)는 접촉 상태의 클램핑 부재(300)의 변위를 기준 변위로 하여 비접촉 상태의 신축 부재(200)의 하단과 스토퍼(121) 사이의 변위차이 만큼 하우징(100)을 더 하강시켜 반도체 칩을 기판에 대해 가압하게 된다.The control unit 700 further lowers the housing 100 by the displacement difference between the lower end of the elastic member 200 in the noncontact state and the stopper 121 with the displacement of the clamping member 300 in the contact state as the reference displacement, So that the semiconductor chip is pressed against the substrate.

이와 같이 비접촉 상태에서도 클램핑 부재(300)의 위치를 실시간으로 파악하여 승강 부재(520)와 변위 센서(400)의 상호 작용에 의해 반도체 칩의 가압력을 조절할 수 있으므로, 본 실시예에 따른 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)는 미소 하중에 의한 다이 본딩 공정의 품질을 향상시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. Since the pressing force of the semiconductor chip can be controlled by the interaction of the elevation member 520 and the displacement sensor 400 by grasping the position of the clamping member 300 in real time even in the non-contact state, The chip bonding apparatus 1000 has an advantage of improving the quality of a die bonding process due to a minute load and improving productivity.

또한, 종래에는 이와 같은 비접촉 상태의 본딩 공정에 효과적을 대응할 수 없었기 때문에 본딩 가압력의 크기에 따라 적절한 탄성 계수를 가지는 신축 부재를 교체하며 작업해야 하는 불편함이 있을 수 있었으나, 본 발명에 의할 경우 하나의 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)를 이용하여 매우 넓은 범위로 가압력을 조절하면서 반도체 칩 본딩 작업을 수행할 수 있으므로, 다양한 종류의 반도체 칩 본딩 작업에 효율적으로 대응할 수 있는 장점이 있다.In addition, since it has not been possible to effectively cope with such a non-contact bonding process in the past, it may be inconvenient to replace a stretchable member having a proper elastic modulus according to the magnitude of the bonding pressing force. However, The semiconductor chip bonding operation can be performed while controlling the pressing force in a very wide range by using the single die bonding chip bonding apparatus 1000, which is advantageous in coping with various kinds of semiconductor chip bonding operations efficiently.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments.

예를 들어, 앞에서 회전 부재(510)를 구비하는 다이 본더용 칩 본딩 장치(1000)를 예로 들어 설명하였으나 경우에 따라서는 회전 부재(510)를 구비하지 않는 다이 본더용 칩 본딩 장치를 구성하는 것도 가능하다.For example, the chip bonding apparatus 1000 for a die boat having the rotary member 510 has been described as an example. However, in some cases, the chip bonding apparatus for a die boat having no rotary member 510 It is possible.

또한, 앞에서 신축 부재(200)는 메탈 벨로즈로 구성된다고 설명하였나, 메탈 벨로즈 이외에 다른 구성을 가진 신축 부재를 구성하는 것도 가능하다. 공압 챔버의 압력에 의해 길이가 신축되는 다른 다양한 구성이 신축 부재로서 사용될 수 있다. 예컨대, 스플라인 축과 보스가 서로 결합되어 사이에 공압 챔버를 구성하는 구조를 이용하여 신축 부재를 구성하는 것도 가능하다. Although the elastic member 200 is described as being made of a metal bellows, it is also possible to construct a stretchable member having a structure other than the metal bellows. Various other constructions can be used as the elastic members, in which the length is expanded or contracted by the pressure of the pneumatic chamber. For example, it is also possible to construct a stretchable member using a structure in which a spline shaft and a boss are coupled to each other to form a pneumatic chamber therebetween.

또한, 클램핑 부재(300) 역시 진공 흡착 방법 이외에 다른 방법으로 반도체 칩을 클램핑 할 수 있는 구조가 사용될 수 있다.Further, the clamping member 300 may also be a structure capable of clamping the semiconductor chip by a method other than the vacuum adsorption method.

또한, 변위 센서(400)도 앞에서 설명한 엔코더 스케일(410) 및 리드 헤드(420)로 구성된 변위 센서(400) 이외에 레이저 센서 등 다른 다양한 구조의 변위 센서가 사용될 수 있다.In addition to the displacement sensor 400 having the encoder scale 410 and the lead head 420 described above, the displacement sensor 400 may be replaced with a displacement sensor having various other structures such as a laser sensor.

본 발명의 다이 본더용 칩 본딩 장치는 다이 본딩 장치에 사용될 수 있는 부품의 형태로 제작되어 생산, 유통 등 실시될 수도 있고, 본 발명의 다이 본더용 칩 본딩 장치가 설치된 다이 본딩 장치의 형태로 실시될 수도 있다.The chip bonding apparatus for a die bonder of the present invention may be manufactured in the form of parts usable in a die bonding apparatus, and may be produced, distributed, or the like, or in the form of a die bonding apparatus provided with a chip bonding apparatus for a die bonder of the present invention .

100: 하우징 110: 제1수용공간
120: 제2수용공간 121: 스토퍼
200: 신축 부재 210: 공압 챔버
300: 클램핑 부재 400: 변위 센서
410: 엔코더 스케일 420: 리드 헤드
510: 회전 부재 520: 승강 부재
600: 공압 레귤레이터 700: 제어부
1000: 다이 본더용 칩 본딩 장치100: housing 110: first accommodation space
120: second accommodation space 121: stopper
200: stretching member 210: pneumatic chamber
300: clamping member 400: displacement sensor
410: encoder scale 420: lead head
510: Rotating member 520:
600: air pressure regulator 700: control unit
1000: Die bonder chip bonding device

Claims

A chip bonding apparatus for a die bonder, which is mounted on a die bonder to receive and press a semiconductor chip against a substrate,
A housing having a first housing space formed to extend vertically and a second housing space disposed below the first housing space and extending up and down;
And a pneumatic chamber having a pneumatic chamber filled with air and being elastically deformable in a vertical direction, and configured to be elastically deformable in the vertical direction by a pressure and an external force of the pneumatic chamber, absence;
A clamping member installed in the second housing space of the housing so as to be able to slide up and down in accordance with the movement of the elastic member, the clamping member being coupled to the elastic member and clamping the semiconductor chip;
A pneumatic regulator connected to the elastic member to regulate the pressure of the pneumatic chamber of the elastic member;
A displacement sensor installed in the housing to measure a vertical displacement of the clamping member relative to the housing;
A lifting member coupled to the housing and lifting the housing up and down; And
And a controller receiving the measurement value of the displacement sensor and controlling the operation of the clamping member, the pneumatic regulator and the elevation member,
Wherein the controller determines a vertical displacement range for lifting the housing by the lifting member by using a displacement of the clamping member with respect to the housing sensed by the displacement sensor.

The method according to claim 1,
And a rotating member installed on the housing to rotate the clamping member to adjust the direction of the semiconductor chip clamped to the clamping member.

3. The method of claim 2,
The elastic member is formed in a metal bellows shape,
Wherein the rotating member adjusts the angle of the clamping member by rotating the elastic member.

The method of claim 3,
Wherein the clamping member clamps the semiconductor chip by a method of adsorbing the semiconductor chip.

3. The method according to claim 1 or 2,
The displacement sensor includes:
An encoder scale coupled to a lower portion of the elastic member, and a lead head for detecting a change in vertical displacement of the encoder scale.

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3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the housing further comprises a stopper formed in the first accommodating space so as to limit the length of the stretching member so that the stretching member does not extend beyond a predetermined length.

8. The method of claim 7,
Wherein the control unit sets the displacement of the clamping member when the elastic member contacts the stopper of the housing to a reference displacement to further lower the housing by a displacement difference between a lower end of the elastic member and a stopper of the housing, And actuating the elevating member to press the chip against the substrate.