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KR20110137602A - Bond head of die bonding device - Google Patents

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Publication number
KR20110137602A
KR20110137602A KR1020100057620A KR20100057620A KR20110137602A KR 20110137602 A KR20110137602 A KR 20110137602A KR 1020100057620 A KR1020100057620 A KR 1020100057620A KR 20100057620 A KR20100057620 A KR 20100057620A KR 20110137602 A KR20110137602 A KR 20110137602A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
collet
collet shaft
die
bond head
die bonding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020100057620A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
지승용
서경석
Original Assignee
한미반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한미반도체 주식회사 filed Critical 한미반도체 주식회사
Priority to KR1020100057620A priority Critical patent/KR20110137602A/en
Priority to PCT/KR2011/003797 priority patent/WO2011159035A2/en
Priority to TW100121127A priority patent/TW201203429A/en
Publication of KR20110137602A publication Critical patent/KR20110137602A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

본 발명은 다이 본딩 장치의 본드 헤드에 관한 것으로, 본 발명에 따른 다이 본딩 장치의 본드 헤드는, 웨이퍼에서 다이를 픽업하여 기판으로 이송하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드에 있어서, 상하방향으로 마운트홀이 관통되게 형성되어 있는 몸체부와; 상기 몸체부의 마운트홀에 수직한 축을 중심으로 한 회전 운동 및 상하 방향으로의 승강 운동 가능하게 설치되며, 하단부에 다이가 진공 흡착되는 콜렛이 구비된 콜렛샤프트와; 상기 마운트홀의 내주면과 상기 콜렛샤프트 사이에 설치되며, 중공부 내주면과 상기 콜렛샤프트의 외주면 사이에 외부에서 공급되는 공기가 유동할 수 있는 공극이 형성되어 상기 공극에 주입된 공기에 의해 상기 콜렛샤프트를 회전 운동 및 상하 운동 가능하게 지지하는 에어베어링부재와; 상기 콜렛샤프트를 수직한 축을 중심으로 임의의 각도로 회전 운동시키는 회동유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a bond head of a die bonding apparatus, wherein the bond head of the die bonding apparatus according to the present invention is a bond head of a die bonding apparatus that picks up a die from a wafer and transfers the die to a substrate. A body portion formed to penetrate; A collet shaft provided with a collet for allowing a rotary movement about an axis perpendicular to the mount hole of the body portion and a lifting movement in a vertical direction, and having a die suctioned at a lower end thereof in a vacuum; It is installed between the inner circumferential surface of the mount hole and the collet shaft, the air gap is formed between the inner circumferential surface of the hollow portion and the outer circumferential surface of the collet shaft to form a gap for flowing the collet shaft by the air injected into the void An air bearing member supporting the rotary motion and the vertical motion; It characterized in that it comprises a rotating unit for rotating the collet shaft to any angle about a vertical axis.

Description

다이 본딩 장치의 본드 헤드{Bond Head for Die Bonding Machine}Bond Head for Die Bonding Machine

본 발명은 다이 본딩 장치의 본드 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼에서 다이를 진공 흡착하여 기판으로 반송 및 가압하는 작업을 연속 반복적으로 수행하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bond head of a die bonding apparatus, and more particularly, to a bond head of a die bonding apparatus that continuously and repeatedly performs a task of vacuum-sucking a die from a wafer to convey and pressurize the die to a substrate.

일반적으로, 반도체 제조 공정은 웨이퍼를 절단하여 반도체 칩인 다이(die)로 개별화하는 소잉(Sawing)공정, 개별화된 다이들을 기판에 부착하는 다이 본딩 공정, 상기 다이와 상기 기판의 접속 패드들을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 공정, 상기 다이와 상기 다이의 주변부를 몰딩하는 몰딩공정 및 상기 기판의 볼 패드에 외부 접속 단자를 형성하는 공정 등을 포함하여 이루어진다.In general, a semiconductor manufacturing process includes a sawing process of cutting a wafer and individualizing it into a die, which is a semiconductor chip, a die bonding process of attaching the individualized dies to a substrate, and electrically connecting the die and the connection pads of the substrate. And a wire bonding step, a molding step of molding the die and a peripheral portion of the die, and a step of forming an external connection terminal on a ball pad of the substrate.

상기 다이 본딩 공정은 인쇄회로기판, 리드 프레임 등의 기판에 접착제를 도포한 후 상기 다이를 상기 기판에 가압하여 이루어진다. 상기 소잉된 다이를 웨이퍼에서 픽업하고 기판으로 반송하여 가압하는 작업은 본드 헤드에 의해 수행된다.The die bonding process is performed by applying an adhesive to a substrate such as a printed circuit board and a lead frame, and then pressing the die onto the substrate. The sawing die is picked up from the wafer, conveyed to the substrate and pressurized by the bond head.

통상의 본드 헤드는 중앙에 공압유로가 형성되어 있는 콜렛(collet)을 이용하여 웨이퍼 상의 다이를 진공 흡착한 다음, 신속하게 기판 위치로 이동하여 기판의 지정된 위치에 일정한 압력을 가하면서 다이를 내려놓는다. 따라서, 본드 헤드의 동작이 이루어지는 과정에서 다이의 손상을 방지하기 위해서 본드 헤드의 콜렛이 상하로 일정량 유동이 가능하게 구성된다. 또한, 본드 헤드가 다이를 기판에 내려 놓을 때 다이가 기판의 지정된 위치에 정확한 방향으로 안착되어야 하므로 본드 헤드가 웨이퍼에서 기판으로 다이를 반송하는 과정에서 콜렛이 수직한 축을 중심으로 소정 각도 회전하여 다이의 방향을 정확하게 보정한 다음 기판에 안착시킨다. A typical bond head vacuum suctions a die on a wafer using a collet having a pneumatic flow path in the center, and then quickly moves to a substrate position to lower the die while applying a constant pressure to a designated position on the substrate. . Therefore, in order to prevent damage to the die during the operation of the bond head, the collet of the bond head is configured to be able to flow a certain amount up and down. In addition, when the bond head lowers the die to the substrate, the die must be seated in the correct direction at the designated position on the substrate, so that the die is rotated a predetermined angle about the vertical axis of the die while the bond head conveys the die from the wafer to the substrate. Correctly correct the direction of and then seat it on the substrate.

이와 같이 본드 헤드의 콜렛은 본드 헤드 몸체에 대해 회전 운동 및 상하 운동이 가능하게 구성되어야 하므로 콜렛이 장착되는 콜렛샤프트와 이 콜렛샤프트가 장착되는 장착부 사이에는 회전 운동을 가능하게 하는 볼베어링이 개재되는데, 상기 볼베어링은 금속으로 이루어지기 때문에 콜렛샤프트가 볼베어링에 대해 내구성을 가지기 위해서는 콜렛샤프트 역시 금속으로 이루어져야 하므로 본드 헤드 전체의 중량이 증가하게 된다. As such, the collet of the bond head must be configured to be capable of rotating and vertically moving with respect to the bond head body, so that a ball bearing that enables rotational movement is interposed between the collet shaft on which the collet is mounted and the mounting portion on which the collet shaft is mounted. Since the ball bearing is made of metal, in order for the collet shaft to be durable against the ball bearing, the collet shaft must also be made of metal, thereby increasing the weight of the entire bond head.

또한, 종래의 본드 헤드는 상기 콜렛샤프트의 상하 이동을 위해 콜렛샤프트가 장착되는 장착부가 승강 가이드부재에 의해 본드 헤드 몸체에 상하로 이동 가능하게 연결되는 구조를 갖는다. 따라서, 승강 가이드부재로 인하여 중량이 가중되고, 구조가 복잡해지는 문제가 수반된다. In addition, the conventional bond head has a structure in which the mounting portion on which the collet shaft is mounted to be movable up and down by the elevating guide member for vertical movement of the collet shaft. Therefore, the weight is increased due to the elevating guide member, and the structure is complicated.

이와 더불어, 본드 헤드가 웨이퍼에서 기판으로 고속으로 이동할 때 콜렛의 유동에 의한 다이 방향의 변화를 방지하고, 콜렛이 웨이퍼에서 다이를 픽업하는 작업과 다이를 기판에 소정 압력을 가하여 내려 놓을 때 콜렛이 상하 방향으로 소정의 압력으로 정압 제어되어야 하는데, 종래의 본드 헤드는 콜렛이 장착된 콜렛샤프트 장착부 전체가 상하로 이동하도록 구성되어 있기 때문에 전술한 정압 제어를 위해 대용량의 보이스코일모터(VCM: Voice Coil Motor)를 사용해야 한다. 따라서, 본드 헤드 전체 중량이 더욱 증가하게 된다.In addition, when the bond head moves from wafer to substrate at high speed, it prevents the change of die direction due to the flow of collet, and the collet picks up the die from the wafer and collets when the die is put down by applying a predetermined pressure to the substrate. The positive pressure should be controlled at a predetermined pressure in the up and down direction. In the conventional bond head, since the entire collet shaft mounting portion on which the collet is mounted is configured to move up and down, a large voice coil motor (VCM: Voice Coil) is used for the positive pressure control described above. Motor). Thus, the total weight of the bond head is further increased.

이러한 본드 헤드의 중량 증가는 고속 이동을 어렵게 하고, 다이의 파손을 유발하는 문제를 발생시킨다.
This increase in the weight of the bond heads makes it difficult to move at high speeds and causes problems that cause the die to break.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구조적으로 단순하고, 가벼우며, 정압 제어가 용이하여 안정적인 동작을 구현할 수 있는 다이 본딩 장치의 본드 헤드를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a bond head of a die bonding apparatus that is simple in structure, light in weight, and facilitates constant pressure control to implement stable operation.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨이퍼에서 다이를 픽업하여 기판으로 이송하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드에 있어서, 상하방향으로 마운트홀이 관통되게 형성되어 있는 몸체부와; 상기 몸체부의 마운트홀에 수직한 축을 중심으로 한 회전 운동 및 상하 방향으로의 승강 운동 가능하게 설치되며, 하단부에 다이가 진공 흡착되는 콜렛이 구비된 콜렛샤프트와; 상기 마운트홀의 내주면과 상기 콜렛샤프트 사이에 설치되며, 중공부 내주면과 상기 콜렛샤프트의 외주면 사이에 외부에서 공급되는 공기가 유동할 수 있는 공극이 형성되어 상기 공극에 주입된 공기에 의해 상기 콜렛샤프트를 회전 운동 및 상하 운동 가능하게 지지하는 에어베어링부재와; 상기 콜렛샤프트를 수직한 축을 중심으로 임의의 각도로 회전 운동시키는 회동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드를 제공한다.
The present invention for achieving the above object, the bond head of the die bonding apparatus for picking up the die from the wafer to transfer to the substrate, the body portion is formed so that the mount hole penetrates in the vertical direction; A collet shaft provided with a collet for allowing a rotary movement about an axis perpendicular to the mount hole of the body portion and a lifting movement in a vertical direction, and having a die suctioned at a lower end thereof in a vacuum; It is installed between the inner circumferential surface of the mount hole and the collet shaft, the air gap is formed between the inner circumferential surface of the hollow portion and the outer circumferential surface of the collet shaft to form a gap for flowing the collet shaft by the air injected into the void An air bearing member supporting the rotary motion and the vertical motion; It provides a bond head of the die bonding apparatus comprising a rotating unit for rotating the collet shaft to rotate at any angle about a vertical axis.

본 발명에 따르면, 에어베어링을 사용하여 콜렛샤프트를 몸체부에 대해 회전 운동 및 상하 운동 가능하게 지지하므로 콜렛샤프트를 경량 소재를 사용하여 제작할 수 있으므로 본드 헤드 전체 중량을 줄일 수 있다. According to the present invention, since the collet shaft is rotatably supported by the air bearing so as to be rotatable and up and down, the collet shaft can be manufactured using a lightweight material, thereby reducing the total weight of the bond head.

또한, 콜렛샤프트의 상부에서 자성체 또는 보이스코일모터(VCM: Voice Coil Motor)와 같은 정압제어유닛으로 콜렛샤프트를 탄성적으로 지지하면서 콜렛샤프트를 설정된 압력으로 정압 제어하므로 본드 헤드의 구조를 더욱 단순화시킬 수 있으며, 본드 헤드의 전체 중량을 기존보다 획기적으로 줄일 수 있다. In addition, the static pressure control unit such as a magnetic body or voice coil motor (VCM) in the upper part of the collet shaft elastically supports the collet shaft while controlling the static pressure of the collet shaft at a set pressure, thereby simplifying the structure of the bond head. And the total weight of the bond head can be significantly reduced than conventional.

따라서, 본드 헤드의 제작 비용을 줄일 수 있으며, 공정 중 정압 제어가 용이하고 안정적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.
Therefore, the manufacturing cost of the bond head can be reduced, and the static pressure control during the process can be easily and stably achieved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 본드 헤드의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 2는 도 1의 본드 헤드를 이용하여 다이를 픽업하는 동작을 나타낸 종단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 본드 헤드의 회동유닛의 구성 및 제어위치 설정 동작을 나타낸 평면도이다.
도 5는 제어위치 설정 작업시 센서도그의 위치에 따라 센서에서 발생하는 신호 파형을 개략적으로 나타낸 그래프이다. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a bond head of a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view illustrating an operation of picking up a die using the bond head of FIG. 1. FIG.
3 and 4 are plan views showing the configuration and control position setting operation of the rotation unit of the bond head of FIG.
5 is a graph schematically showing a signal waveform generated from a sensor according to a position of a sensor dog during a control position setting operation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다이 본딩 장치용 본드 헤드의 바람직한 실시예를 상세히 나타낸다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings shows a preferred embodiment of the bond head for die bonding apparatus according to the present invention in detail.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치용 본드 헤드는 크게 몸체부(10)와, 콜렛샤프트(30), 에어베어링부재(20), 정압제어유닛, 회동유닛을 포함한다.1 and 2, the bond head for the die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention is largely the body portion 10, the collet shaft 30, the air bearing member 20, the static pressure control unit, the rotation It includes a unit.

상기 몸체부(10)는 다이 본딩 장치의 상부에서 선형운동장치에 결합되어 수평 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 콜렛샤프트(30) 및 에어베어링부재(20)가 설치되는 마운트홀(11)이 상하방향으로 관통되게 형성되어 있다. The body portion 10 is coupled to the linear movement device in the upper portion of the die bonding device is configured to be movable in the horizontal direction and the vertical direction, the mount hole in which the collet shaft 30 and the air bearing member 20 is installed ( 11) is formed to penetrate in the vertical direction.

상기 콜렛샤프트(30)는 다이를 진공 흡착하는 구성요소로서, 콜렛샤프트(30)의 하부에는 하단부가 뾰족한 형태의 콜렛(31)이 착탈 가능하게 장착된다. 그리고, 상기 콜렛샤프트(30)의 중앙부에는 공압유로(32)가 상하방향으로 관통되게 형성되어 있다. 상기 공압유로(32)는 외부의 진공압형성장치(미도시)의 공압라인(70)에 연결된다. 또한, 상기 공압유로(32)의 상부 내측에는 빛은 투과시키고 공기 흐름은 차단하는 렌즈(60)가 장착된다. 상기 렌즈(60)는 콜렛샤프트(30)의 콜렛(31)을 교체한 후 콜렛(31)의 정확한 픽업 위치를 찾기 위한 비전 촬영시 빛을 투과시킴으로써 바로 그 상태에서 촬영이 가능하게 하는 기능을 제공한다. 상기 콜렛샤프트(30)의 상단부에는 콜렛샤프트(30)가 에어베어링부재(20) 상측에 얹혀진 상태로 지지되도록 하는 안착부(34)가 콜렛샤프트(30)의 직경보다 큰 직경으로 형성되어 있다. The collet shaft 30 is a component that vacuum-sucks the die, and a collet 31 having a pointed lower end portion is detachably mounted to the lower portion of the collet shaft 30. In addition, a pneumatic flow path 32 is formed in the center of the collet shaft 30 so as to penetrate in the vertical direction. The pneumatic flow path 32 is connected to a pneumatic line 70 of an external vacuum pressure forming device (not shown). In addition, a lens 60 is mounted inside the upper portion of the pneumatic flow path 32 to transmit light and block air flow. The lens 60 provides a function to allow shooting in the same state by transmitting light during vision shooting to find the correct pickup position of the collet 31 after replacing the collet 31 of the collet shaft 30. do. The upper end of the collet shaft 30 is formed with a diameter larger than the diameter of the collet shaft 30, the seating portion 34 for supporting the collet shaft 30 is mounted on the upper side of the air bearing member (20).

상기 에어베어링부재(20)는 상기 몸체부(10)의 마운트홀(11) 내측에 설치되는 중공관 형태로 이루어지며, 에어베어링부재(20)의 중공부 내주면과 콜렛샤프트(30)의 외주면 사이에 공급되는 공기에 의해 콜렛샤프트(30)가 수직한 축을 중심으로 회전 운동 및 상하로 이동 가능하게 지지하는 기능을 한다. 상기 에어베어링부재(20)의 중공부 내주면과 콜렛샤프트(30)의 외주면 간에는 미세한 공극이 존재하여, 이 공극으로 공기가 주입되면서 콜렛샤프트(30)가 에어베어링부재(20)의 내주면에 비접촉 상태로 지지된다. 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 에어베어링부재(20)의 내주면은 외부의 공압장치와 연결되어 공기를 공급받는다. 미설명부호 22는 에어베어링부재(20)를 마운트홀(11)의 내주면에 밀착시켜 고정시키기 위한 고무 등의 유연한 재질로 이루어진 오링(O-ring) 형태의 탄성링이다. The air bearing member 20 is formed in the form of a hollow tube installed inside the mount hole 11 of the body portion 10, between the inner peripheral surface of the hollow portion of the air bearing member 20 and the outer peripheral surface of the collet shaft 30 By the air supplied to the collet shaft 30 serves to support the rotational movement and the vertical movement around the vertical axis. Fine voids exist between the inner circumferential surface of the hollow portion of the air bearing member 20 and the outer circumferential surface of the collet shaft 30, and the air is injected into the voids so that the collet shaft 30 is not in contact with the inner circumferential surface of the air bearing member 20. Is supported by. Although not shown, the inner circumferential surface of the air bearing member 20 is connected to an external pneumatic device to receive air. Reference numeral 22 is an O-ring type elastic ring made of a flexible material such as rubber for fixing the air bearing member 20 to the inner circumferential surface of the mount hole 11.

상기 정압제어유닛은 콜렛샤프트(30)의 상단부를 소정 압력으로 가압하여 상기 콜렛(31)이 다이(D)를 픽업하여 이송하는 과정에서 콜렛샤프트(30)가 움직이지 않고 정지된 상태를 유지함과 더불어 콜렛(31)이 기판에 다이를 안착시키면서 가압할 때 설정된 압력으로 가압될 수 있도록 하는 작용을 한다. The positive pressure control unit presses the upper end of the collet shaft 30 to a predetermined pressure to maintain the state in which the collet shaft 30 is not moved while the collet 31 picks up and transports the die D. In addition, the collet 31 serves to pressurize to a predetermined pressure when pressing while seating the die on the substrate.

이 실시예에서 상기 정압제어유닛은 콜렛샤프트(30)의 상단부에 설치되는 제1자성체(41)와, 상기 몸체부(10)의 상단부에 설치되어 상기 제1자성체(41)와의 상호 작용에 의해 발생하는 자력에 의해 콜렛샤프트(30)를 탄성적으로 지지하는 제2자성체(42)로 구성된다. 여기서, 상기 제1,2자성체(41, 42)는 같은 극을 갖는 영구자석을 사용하여 구성될 수도 있지만, 외면에 코일이 감겨져 외부에서 인가되는 전원에 의해 자력을 발생시키는 코일형 자성체로 구성될 수도 있다. 그리고, 상기 제1자성체(41)와 제2자성체(42)는 생성되는 자력의 크기를 조절할 수 있도록 상호 간의 거리 조절이 가능하게 구성될 수 있다. In this embodiment, the positive pressure control unit is installed on the upper end of the collet shaft 30 by the first magnetic body 41 and the upper end of the body portion 10 by interaction with the first magnetic body 41 The second magnetic body 42 elastically supports the collet shaft 30 by the generated magnetic force. Here, the first and second magnetic bodies 41 and 42 may be configured using permanent magnets having the same pole, but may be formed of a coil type magnetic body that generates a magnetic force by a coil wound on an outer surface of the power source applied from the outside. It may be. In addition, the first magnetic material 41 and the second magnetic material 42 may be configured to be able to adjust the distance between each other to adjust the magnitude of the generated magnetic force.

이외에도 상기 정압제어유닛으로서 보이스코일모터(VCM: Voice Coil Motor)를 이용할 수도 있는데, 보이스코일모터를 사용하게 되면 각각의 작업 위치에서 더욱 정밀한 압력 제어를 할 수 있다. In addition, a voice coil motor (VCM) may be used as the static pressure control unit. When the voice coil motor is used, more precise pressure control may be performed at each working position.

상기 회동유닛은 상기 콜렛샤프트(30)를 수직한 축을 중심으로 임의의 원하는 각도로 회전 운동시킴으로써 다이(D)의 방향을 정렬하는 작용을 한다. 이 실시예에서 상기 회동유닛은 도 1 및 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 몸체부(10)의 상단부에 설치되는 구동모터(51)와, 상기 구동모터(51)의 축에 결합되어 회전하는 구동기어(52)와, 일단이 상기 콜렛샤프트(30)의 상부에 결합되고 타단에 상기 구동기어(52)와 치합하는 기어이(54)가 형성되어 상기 구동기어(52)의 회전에 의해 회전운동하는 종동기어부(53)로 구성된다. 이 실시예에서 상기 구동기어(52) 및 종동기어부(53)는 스퍼기어(spur gear)로 이루어지나, 이외에도 다양한 종류의 기어가 사용될 수 있다. 상기 구동모터(51)의 회전력을 콜렛샤프트(30)에 전달하는 유닛으로서 평기어로 이루어진 구동기어(52) 및 종동기어부(53)가 사용되면, 콜렛샤프트(30)가 측방향으로 장력을 받아 기울어지거나 편향되는 현상이 발생하지 않고 콜렛샤프트(30)의 외주면이 에어베어링부재(20)의 내주면과 비접촉 상태를 유지하면서 회전운동할 수 있는 이점이 있다. The rotation unit serves to align the direction of the die D by rotating the collet shaft 30 at any desired angle about a vertical axis. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the rotation unit is coupled to a drive motor 51 installed at an upper end of the body part 10 and an axis of the drive motor 51 to rotate. A drive gear 52 and a gear 54 having one end coupled to the upper portion of the collet shaft 30 and engaged with the drive gear 52 at the other end are formed to rotate by rotation of the drive gear 52. It consists of a driven gear 53. In this embodiment, the drive gear 52 and the driven gear part 53 is made of spur gears, but various kinds of gears may be used. When the drive gear 52 and the driven gear part 53 made of spur gears are used as a unit for transmitting the rotational force of the drive motor 51 to the collet shaft 30, the collet shaft 30 is tensioned laterally. There is an advantage that the outer circumferential surface of the collet shaft 30 can rotate while maintaining a non-contact state with the inner circumferential surface of the air bearing member 20 without being inclined or deflected.

상기와 같이 구성된 회동유닛은 구동모터(51)에 전원이 인가되어 구동기어(52)가 회전하면, 이에 치합된 종동기어부(53)가 회전운동하게 되고, 종동기어부(53)의 일단에 연결된 콜렛샤프트(30)가 에어베어링부재(20) 내에서 수직한 축을 중심으로 회전 운동하게 된다. In the rotation unit configured as described above, when power is applied to the driving motor 51 and the driving gear 52 rotates, the driven gear 53 engaged thereto rotates, and at one end of the driven gear 53. The connected collet shaft 30 is rotated about a vertical axis in the air bearing member 20.

한편, 상기 회동유닛에는 콜렛샤프트(30)의 회전 방향에 대한 초기 위치값 및 상하 방향에 대한 제어 위치값을 설정하기 위한 제어위치 설정부재가 구성된다. 이 실시예에서 상기 제어위치 설정부재으로 상기 종동기어부(53)의 일편에 설치되는 금속 재질의 센서도그(55)와, 상기 몸체부(10)에 설치되어 상기 센서도그(55)가 근접했을 때 이를 감지하는 센서(56)가 구성된다. 상기 센서(56)는 센서도그(55)가 일정 거리 범위 내로 접근하면 이를 감지하도록 된 근접센서를 이용하여 구성될 수 있다. On the other hand, the rotation unit is configured with a control position setting member for setting the initial position value for the rotational direction of the collet shaft 30 and the control position value for the up and down direction. In this embodiment, the sensor dog 55, which is installed on one side of the driven gear portion 53 and the body 10, is disposed close to the control position setting member. The sensor 56 is configured to detect this when. The sensor 56 may be configured using a proximity sensor configured to detect when the sensor dog 55 approaches within a predetermined distance range.

상기와 같이 구성된 본드 헤드는 다음과 같이 작동한다. The bond head configured as described above operates as follows.

본드 헤드의 가동이 시작되면, 외부의 공압장치(미도시)를 통해서 에어베어링부재(20)의 중공부 내주면과 콜렛샤프트(30)의 외주면 사이의 공극에 소정의 압력으로 공기가 공급되고, 이 공기가 베어링 작용을 하여 콜렛샤프트(30)가 에어베어링부재(20)에 대해 비접촉 상태로 회전 운동 및 승강 운동이 가능한 상태로 된다. When the bond head starts to operate, air is supplied at a predetermined pressure to a gap between the inner circumferential surface of the hollow portion of the air bearing member 20 and the outer circumferential surface of the collet shaft 30 through an external pneumatic device (not shown). Air acts as a bearing so that the collet shaft 30 can be rotated and lifted in a non-contact state with respect to the air bearing member 20.

이 상태에서 몸체부(10)가 웨이퍼(W) 상으로 이동하여 다이(D)를 픽업할 위치에서 하측으로 하강한다. 이 때, 상기 콜렛샤프트(30)의 공압유로(32)와 연통된 공압라인(70)을 통해 흡입력이 발생하면서 공압유로(32) 내에 진공압이 형성된다. 상기 콜렛(31)의 하단부가 픽업할 다이(D)의 상단부에 접촉하면, 다이(D)가 콜렛(31)의 하단부에 진공 흡착되어 고정된다. 이 때, 도 3에 도시된 것과 같이 상기 콜렛샤프트(30)의 상단부는 정압제어유닛인 제1,2자성체(41, 42)에 의해 하측으로 가압력을 받고 있는 상태이므로 콜렛샤프트(30) 및 이에 결합된 콜렛(31)이 웨이퍼(W) 상의 다이(D)에 소정의 압력으로 눌려지면서 다이(D)를 진공 흡착하게 된다. In this state, the body portion 10 moves on the wafer W and lowers from the position at which the die D is to be picked up. At this time, a vacuum pressure is formed in the pneumatic flow path 32 while the suction force is generated through the pneumatic line 70 in communication with the pneumatic flow path 32 of the collet shaft 30. When the lower end of the collet 31 contacts the upper end of the die D to be picked up, the die D is vacuum-adsorbed and fixed to the lower end of the collet 31. At this time, as shown in Figure 3, the upper end of the collet shaft 30 is under pressure by the first and second magnetic bodies 41 and 42, which are positive pressure control units, so the collet shaft 30 and The combined collet 31 is pressed to the die D on the wafer W at a predetermined pressure to suck the die D in vacuum.

이어서, 몸체부(10)가 선형운동장치(미도시)에 의해 상승하여 기판 상으로 이동한다. 이 때, 몸체부(10)가 이동하는 과정에서 다이 본딩 장치의 콘트롤러(미도시)를 통해서 구동모터(51)에 소정의 제어신호가 인가되어 구동모터(51)가 작동하여 종동기어부(53)를 소정 각도 회전시키고, 이로써 콜렛샤프트(30)를 소정 각도로 회전시켜 콜렛(31)에 진공 흡착된 다이(D)의 방향을 기판(미도시)에 장착될 정확한 방향으로 보정한다. Subsequently, the body portion 10 is lifted by the linear motion device (not shown) and moved on the substrate. At this time, a predetermined control signal is applied to the drive motor 51 through a controller (not shown) of the die bonding apparatus in the process of moving the body part 10, so that the drive motor 51 is operated to drive the driven gear part 53. ) By rotating the collet shaft 30 at a predetermined angle, thereby correcting the direction of the die D vacuum-adsorbed to the collet 31 in the correct direction to be mounted on the substrate (not shown).

그리고, 본드 헤드가 웨이퍼(W)의 다이(D)를 진공 흡착하여 기판(미도시)으로 이송하는 과정은 매우 고속으로 이루어진다. 따라서, 본드 헤드가 웨이퍼(W)의 다이(D)를 진공 흡착하여 기판으로 이동할 때 콜렛샤프트(30)에 큰 관성력이 가해지게 되지만, 콜렛샤프트(30)가 정압제어유닛인 제1,2자성체(41, 42)의 자력에 의해 하측으로 소정의 압력으로 가압된 상태를 유지하므로 이동 과정에서 콜렛샤프트(30)가 움직여 다이(D)의 방향이 틀어지는 현상은 발생하지 않는다. In addition, the process of bonding the die D of the wafer W by vacuum suction to the substrate (not shown) is performed at a very high speed. Therefore, when the bond head moves the substrate by vacuum suction of the die D of the wafer W, a large inertial force is exerted on the collet shaft 30, but the first and second magnetic bodies of which the collet shaft 30 is a positive pressure control unit. Since the state of being pressed downward by a predetermined pressure by the magnetic force of (41, 42) is maintained, the phenomenon in which the collet shaft 30 moves and the direction of the die D is distorted in the moving process does not occur.

상기 콜렛(31)에 흡착된 다이(D)가 기판에 내려 놓을 위치 상에 정렬되면, 몸체부(10)가 하강하여 콜렛(31)에 흡착된 다이(D)를 기판(미도시) 상에 내려놓으면서 소정의 압력으로 가압한 다음, 다시 몸체부(10)가 상승하여 웨이퍼(W) 상으로 이동한다. When the die D adsorbed on the collet 31 is aligned on the position to be placed on the substrate, the body 10 descends and the die D adsorbed on the collet 31 is placed on the substrate (not shown). After pressing down to a predetermined pressure while laying down, the body 10 again rises and moves on the wafer W. FIG.

한편, 다이 본딩 장치에서 다이 본딩 공정을 개시하기 전에 콜렛샤프트(30)의 회전 방향에 대한 제어위치값과 상하 방향에 대한 제어위치값을 정확하게 설정해야 콜렛샤프트(30)의 회전에 의한 다이(D)의 방향 보정 및 다이(D)의 픽업이 정확하게 이루어질 수 있다.On the other hand, before starting the die bonding process in the die bonding apparatus, the control position value with respect to the rotation direction of the collet shaft 30 and the control position value with respect to the up-down direction must be set correctly. Direction correction and pick-up of die D can be made accurately.

따라서, 다이 본딩 공정의 개시 이전에 상기 센서도그(55) 및 센서(56)를 이용하여 제어위치를 설정하는 작업을 수행하게 되는데, 이러한 제어위치 설정 작업은 다음과 같이 이루어진다. Therefore, before the start of the die bonding process, the control position is set by using the sensor dog 55 and the sensor 56. The control position setting operation is performed as follows.

상기 센서(56)는 도 5에 도시된 것처럼 센서도그(55)가 근접하게 되면 출력이 상승한다. 먼저, 구동모터(51)에 전원을 인가하여 종동기어부(53)를 회전시켜 센서도그(55)를 센서(56)에 점차적으로 접근시킨다. 상기 센서도그(55)가 센서(56)와 근접하여 감지영역(SA) 내에 오게 되면, 센서(56)의 출력이 설정치를 넘게 되고, 출력이 최대일 때를 콜렛샤프트(30)의 회전 방향에 대한 제어위치값으로 설정한다. The sensor 56 rises as the sensor dog 55 approaches, as shown in FIG. 5. First, power is applied to the driving motor 51 to rotate the driven gear 53 to gradually approach the sensor dog 55 to the sensor 56. When the sensor dog 55 is in the sensing area SA in proximity to the sensor 56, the output of the sensor 56 exceeds the set value, and when the output is maximum, the rotation direction of the collet shaft 30 is increased. Set to the control position value for.

이어서, 구동모터(51)를 역으로 동작시켜 센서도그(55)를 센서(56)의 감지영역(SA) 바로 외측으로 이탈시킨다. 그리고, 다시 구동모터(51)를 처음과 같은 방향으로 동작시켜 센서도그(55)를 센서(56) 쪽으로 천천히 이동시키다가 센서도그(55)가 센서(56)의 감지영역(SA)의 경계에 도달하면 구동모터(51)의 작동을 중지한다. 그런 다음, 본드 헤드의 몸체부(10)를 하강시켜 콜렛샤프트(30)를 천천히 하강시킨다. 상기 콜렛(31)의 하단부가 웨이퍼(W) 상의 다이(D)에 접촉하여 가압되면, 콜렛샤프트(30)가 에어베어링부재(20)에 대해 상측으로 이동하게 되고, 이에 따라 센서도그(55)가 센서(56)로부터 멀어지게 되면서 센서(56)의 출력값이 저하되어 감지영역(SA)을 벗어나게 되므로 다이 본딩 장치의 콘트롤러(미도시)는 이 때를 콜렛샤프트(30)의 상하 방향에 대한 위치값으로 설정한다. Subsequently, the driving motor 51 is operated in reverse to detach the sensor dog 55 directly to the outside of the sensing area SA of the sensor 56. Then, the driving motor 51 is operated in the same direction as the first time, and the sensor dog 55 is slowly moved toward the sensor 56, and then the sensor dog 55 is placed on the boundary of the sensing area SA of the sensor 56. When it reaches, the operation of the drive motor 51 is stopped. Then, the body portion 10 of the bond head is lowered to lower the collet shaft 30 slowly. When the lower end of the collet 31 is pressed against the die D on the wafer W, the collet shaft 30 is moved upward with respect to the air bearing member 20, and thus the sensor dog 55 Is away from the sensor 56, the output value of the sensor 56 is lowered and out of the detection area SA, so the controller (not shown) of the die bonding apparatus is positioned at the up and down direction of the collet shaft 30 at this time. Set to a value.

한편, 작업 대상 다이(D)의 사이즈나 종류 등이 변경되면, 다이(D)를 진공 흡착하는 콜렛(31) 역시 다이(D)의 종류에 맞게 교체된다. 이러한 콜렛(31)의 교체시 콜렛(31)의 공차 등으로 인해 콜렛(31)의 위치가 틀어지는 경우가 발생한다. 이 경우 콜렛(31)의 틀어진 위치를 확인해야 정확한 작업이 이루어질 수 있다. 이를 위해 콜렛샤프트(30)의 상측에 비전카메라(미도시)를 위치시키고, 콜렛(31)의 하측에 지그(미도시)를 놓은 다음, 제1,2자성체(41, 42) 중앙의 관통홀(43) 및 콜렛샤프트(30) 중앙의 공압유로(32)를 통해 지그 상의 기준마크를 촬영하여 콜렛(31)이 틀어진 위치를 확인한다. 이 때, 상기 공압유로(32) 내에는 렌즈(60)가 설치되어 공압유로(32)를 막고 있으므로 상기 비전카메라(미도시)를 이용하여 촬영을 수행할 때에는 선명한 영상을 얻을 수 있으며, 다이 본딩 작업시에는 공압유로(32)의 상부를 통해 공기가 누출되는 현상이 발생하지 않는다. On the other hand, when the size, type, etc. of the work target die D are changed, the collet 31 which vacuum-adsorbs the die D is also replaced according to the kind of die D. As shown in FIG. When the collet 31 is replaced, the collet 31 may be displaced due to the tolerance of the collet 31. In this case, it is necessary to check the misplaced position of the collet 31 so that accurate work can be made. To this end, a vision camera (not shown) is positioned above the collet shaft 30, a jig (not shown) is placed below the collet 31, and a through hole in the center of the first and second magnetic bodies 41 and 42 is provided. 43 and the reference mark on the jig through the pneumatic flow path 32 in the center of the collet shaft 30 to check the position where the collet 31 is twisted. At this time, since the lens 60 is installed in the pneumatic flow path 32 to block the pneumatic flow path 32, a clear image can be obtained when photographing using the vision camera (not shown). During operation, air leaks through the upper portion of the pneumatic flow path 32 does not occur.

전술한 것과 같이 본 발명의 본드 헤드는 콜렛(31)이 장착되는 콜렛샤프트(30)가 에어베어링부재(20)에 의해 회전 운동 및 승강 운동 가능하게 지지되므로 콜렛샤프트(30)를 경량 소재를 이용하여 제작할 수 있다. As described above, in the bond head of the present invention, the collet shaft 30 on which the collet 31 is mounted is supported by the air bearing member 20 so as to be rotatable and liftable. Can be produced.

또한, 콜렛샤프트(30)를 정압 제어하기 위한 정압제어유닛이 콜렛샤프트(30)의 바로 상부에 구성되어 콜렛샤프트(30)를 설정된 압력으로 가압하므로 구성이 간단해지고, 전체 무게를 획기적으로 줄일 수 있는 이점이 있다. In addition, since the positive pressure control unit for controlling the static pressure of the collet shaft 30 is configured directly above the collet shaft 30 to press the collet shaft 30 to a set pressure, the configuration becomes simple, and the overall weight can be drastically reduced. There is an advantage to that.

전술한 본 발명에 따른 다이 본딩 장치의 본드 헤드에 대한 실시예는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제시된 것으로 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.
The embodiment of the bond head of the die bonding apparatus according to the present invention described above is presented for illustrative purposes only to help understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Various modifications and implementations may be made without departing from the spirit and scope of the technical spirit set forth in the appended claims.

10 : 몸체부 11 : 마운트홀
20 : 에어베어링부재 30 : 콜렛샤프트
31 : 콜렛 32 : 공압유로
41, 42 : 제1,2자성체 51 : 구동모터
52 : 구동기어 53 : 종동기어부
54 : 기어이 55 : 센서도그
56 : 센서 60 : 렌즈
70 : 공압라인10: body portion 11: mount hole
20: air bearing member 30: collet shaft
31: collet 32: pneumatic flow path
41, 42: first and second magnetic material 51: drive motor
52: drive gear 53: driven gear
54: gear 55: sensor dog
56 sensor 60 lens
70: pneumatic line

Claims (9)

웨이퍼에서 다이를 픽업하여 기판으로 이송하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드에 있어서,
상하방향으로 마운트홀이 관통되게 형성되어 있는 몸체부와;
상기 몸체부의 마운트홀에 수직한 축을 중심으로 한 회전 운동 및 상하 방향으로의 승강 운동 가능하게 설치되며, 하단부에 다이가 진공 흡착되는 콜렛이 구비된 콜렛샤프트와;
상기 마운트홀의 내주면과 상기 콜렛샤프트 사이에 설치되며, 중공부 내주면과 상기 콜렛샤프트의 외주면 사이에 외부에서 공급되는 공기가 유동할 수 있는 공극이 형성되어 상기 공극에 주입된 공기에 의해 상기 콜렛샤프트를 회전 운동 및 상하 운동 가능하게 지지하는 에어베어링부재와;
상기 콜렛샤프트를 수직한 축을 중심으로 임의의 각도로 회전 운동시키는 회동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드.
In a bond head of a die bonding apparatus for picking up a die from a wafer and transferring the die to a substrate,
A body part formed to penetrate the mount hole in the vertical direction;
A collet shaft provided with a collet for allowing a rotary movement about an axis perpendicular to the mount hole of the body portion and a lifting movement in a vertical direction, and having a die suctioned at a lower end thereof in a vacuum;
It is installed between the inner circumferential surface of the mount hole and the collet shaft, the air gap is formed between the inner circumferential surface of the hollow portion and the outer circumferential surface of the collet shaft to form a gap for flowing the collet shaft by the air injected into the void An air bearing member supporting the rotary motion and the vertical motion;
And a rotating unit for rotating the collet shaft at an angle about a vertical axis.
제1항에 있어서, 상기 콜렛샤프트의 상단부는 상기 몸체부의 상부에 설치되는 정압제어유닛에 의해 하측으로 소정 압력으로 가압되면서 지지되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드.
The bond head of the die bonding apparatus of claim 1, wherein the upper end of the collet shaft is supported while being pressed downward by a predetermined pressure by a static pressure control unit installed at an upper portion of the body portion.
제2항에 있어서, 상기 정압제어유닛은 상기 콜렛샤프트의 상단부에 설치되는 제1자성체와, 상기 몸체부의 상단부에 설치되어 상기 제1자성체와의 상호 작용에 의해 발생하는 자력에 의해 콜렛샤프트를 탄성적으로 지지하는 제2자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드.
The method of claim 2, wherein the static pressure control unit is mounted on the upper end of the collet shaft and the upper end of the body portion is mounted on the collet shaft by a magnetic force generated by the interaction with the first magnetic body A bond head of a die bonding apparatus, comprising a second magnetic body that is sexually supported.
제2항에 있어서, 상기 정압제어유닛은 상기 콜렛샤프트의 상단부에 설치되는 보이스코일모터(VCM: Voice Coil Motor)인 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드.
3. The bond head of a die bonding apparatus according to claim 2, wherein the static pressure control unit is a voice coil motor (VCM) installed at an upper end of the collet shaft.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회동유닛은 상기 몸체부의 상단부에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 축에 결합되어 회전하는 구동기어와, 일단이 상기 콜렛샤프트에 결합되고 타단에 상기 구동기어와 치합하여 상기 구동기어의 회전에 의해 회전운동하는 종동기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드.
According to claim 1 or claim 2, wherein the rotation unit is a drive motor installed in the upper end of the body portion, a drive gear coupled to the rotation of the shaft of the drive motor, and one end is coupled to the collet shaft and the other end And a driven gear that meshes with the drive gear and is rotated by the rotation of the drive gear.
제5항에 있어서, 상기 회동유닛은 상기 콜렛샤프트의 회전 방향에 대한 제어위치 및 상하 방향의 제어위치를 설정하기 위한 제어위치 설정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드.
The bond head of the die bonding apparatus according to claim 5, wherein the rotation unit further comprises a control position setting member for setting a control position with respect to the rotational direction of the collet shaft and a control position in an up and down direction.
제6항에 있어서, 상기 제어위치 설정부재는 상기 종동기어부에 설치되는 센서도그와, 상기 몸체부에 설치되어 상기 센서도그가 근접했을 때 이를 감지하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드.
The die bonding apparatus of claim 6, wherein the control position setting member comprises a sensor dog installed in the driven gear unit, and a sensor installed in the body unit to detect when the sensor dog is in proximity. Bond head.
제1항에 있어서, 상기 콜렛샤프트의 중앙부에 공압유로가 상하 방향으로 관통되게 형성되며, 이 공압유로 내측에 빛은 투과시키고 공기 흐름은 차단하는 렌즈가 장착된 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드.
The die bonding apparatus of claim 1, wherein a pneumatic flow path is formed at a central portion of the collet shaft in a vertical direction, and a lens is installed inside the pneumatic flow path to transmit light and block air flow. head.
제3항에 있어서, 상기 제1자성체와 제2자성체는 상호 간의 거리 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치의 본드 헤드.
The bond head of the die bonding apparatus of claim 3, wherein the first magnetic body and the second magnetic body are capable of adjusting a distance therebetween.
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Comment text: Patent Application

Patent event date: 20100617

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