KR20020007985A

KR20020007985A - 전자부품의 검사방법 및 전자부품 조립장치

Info

Publication number: KR20020007985A
Application number: KR1020010025691A
Authority: KR
Inventors: 사토고지; 소노다유키타카
Original assignee: 후지야마 겐지; 가부시키가이샤 신가와
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-01-29
Also published as: JP2002043376A; TW497187B; US20020008528A1

Abstract

리드와 실리콘칩의 결합상태의 검사를 능률좋게 행한다.

캐리어필름(2)의 광투과성을 이용하고, 캐리어필름(2)상에 형성된 리드(76)와 실리콘칩(78)의 본딩패드(80)와의 결합상태를 캐리어필름(2)을 투과하는 본딩패드(80)의 광상에 의거하여 검사용 카메라(32)로 검사한다. 일단 결합한 실리콘칩(78)을 벗긴다라는 번잡한 검사공정이 불필요하고, 검사를 능률좋게 실행할 수가 있다.

Description

전자부품의 검사방법 및 전자부품 조립장치{METHOD FOR INSPECTING AN ELECTRONIC COMPONENT AND AN APPARATUS FOR ASSEMBLING AN ELECTRONIC COMPONENT}

본 발명은 전자부품의 조립공정에 있어서, 캐리어필름상에 고형 디바이스를 본딩하는 경우에 결합상태를 검사하기 위한 전자부품의 검사방법 및 동 방법에 관련하는 전자부품조립장치에 관한 것이다.

반도체 소자의 조립방식의 일종인 테이프 캐리어 방식은 도 6에 도시하는 바와같이 띠모양의 내열성 수지필름으로 이루어지는 캐리어필름(2)의 상면에 도체층으로 이루어지는 소정 형상의 리드(76)를 형성하고, 이 리드(76)와, 실리콘칩(78)의 표면전극인 본딩패드를 결합하고, 또 이들을 수지로 봉지하는 등의 각종 조립공정을 행하는 것이다.

이 테이프 캐리어 방식에서는 도 7에 도시하는 바와같이 캐리어필름(2)의 표면에 형성된 리드(76)의 선단이 캐리어필름(2)의 창부(2a)로부터 돌출(뻗어 있음)하여 있고, 이 리드(76)에 하방으로부터 실리콘칩(78)을 접근시켜, 상방에서 히터를 내장한 본딩헤드로 가열하면서 가압함으로써, 리드(76)와 본딩패드(80)를 열 용융시켜, 혹은 양자의 경계면에 도체분말을 분산유지시킨 용융수지재를 도포하고 이를 경화시켜 결합한다. 이 방식의 경우 결합후의 제품의 품질을 검사하는데는 상방에서 카메라로 관찰함으로써 리드(76)와 본딩패드(80)와의 위치어긋남을 검출하면 된다.

그러나, 반도체 소자의 파인피치화의 진행에 의하여, 이 종래의 방식에서는 외력이나 열에 의한 리드(76)의 변형을 무시할수 없게 되었기 때문에 근년에는 도 8에 도시하는 바와같이 불투명한 페놀수지 적층재등으로 이루어지는 기판(82)의 표면에 리드(76)를 형성하고, 상하 반전한 실리콘칩(78)을 상방으로부터 리드(76)로 접근시켜서 결합하는 방식이 행해지고 있다(플립칩 방식).

그런데, 이와같은 플립칩 방식에서는 리드(76)와 본딩패드(80)의 결합부가 외부로부터 보이지않는 위치로 되기 때문에 그 제품의 품질을 검사하는데는 기판(82)상의 리드(76)으로부터 일단 결합한 실리콘칩(78)을 벗기고 결합면의 상태를 현미경으로 관찰할 필요가 있어서 매우 번잡하였다. 또 일본 특개평 10-270501호 공보와 같이 적외광으로 상면에서 조사하여 실리콘칩(78)을 투과시켜 그 반사상에 있어서, 본딩패드(80)와 리드(76)의 광상을 검출함으로써, 양자의 위치어긋남을 검사하는 방법도 제안되어 있지만 적외광 장치를 사용하기 위하여 설비가 대규모로되는 단점이 있었다.

여기서 본 발명의 목적은 결합상태의 검사를 능률좋게 실행할수 있는 수단을 제공하는 것에 있다.

제 1의 본 발명은 광투과성 재료로 이루어지는 캐리어필름의 상면에 형성된도체층과 고형 디바이스의 하면에 형성된 본딩패드와의 결합상태를, 검사하는 전자부품의 검사방법으로서, 상기 캐리어필름을 투과하는 상기 본딩패드의 광상에 의거하여 상기 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 검사방법이다.

제 1의 본 발명에서는 캐리어필름의 광투과성을 이용하여, 캐리어필름상에 형성된 도체층과 고형 디바이스의 본딩패드와의 결합상태를 캐리어필름을 투과하는 본딩패드의 광상에 의거하여 검사하므로, 일단 결합한 실리콘칩을 벗긴다라는 번잡한 검사공정이 불필요하게 되고 검사를 능률좋게 실행할 수 있다.

제 2의 본 발명은 광투과성재료로 이루어지는 띠 형상의 캐리어필름의 상면에 형성된 도체층에 대하여 복수의 고형 디바이스의 하면에 형성된 본딩패드를 결합하는 본딩공정과, 상기 복수의 고형 디바이스가 상기 캐리어필름상에 일련으로 유지된 상태에서 이 캐리어필름을 투과하는 상기 본딩 패드의 광상에 의거하여 결합상태를 검출하는 검출공정을 포함하는 전자부품의 검사방법이다.

제 2의 본 발명에서는 복수의 고형 디바이스가 띠형상의 캐리어필름상에 일련으로 유지된 상태에서 캐리어필름을 투과하는 상기 본딩패드의 광상에 의거하여 결합상태를 검출하는 것으로 하였으므로, 조립라인을 정지하는 일없이 검출을 연속적으로 행하는 것이 가능하게 되고, 검사공정을 더욱더 능률화 할 수 있다.

제 3의 본 발명은 광투과성 재료로 이루어지는 띠형상의 캐리어필름의 상면에 형성된 도체층에 대하여 복수의 고형 디바이스의 하면에 형성된 본딩패드를 결합하는 본딩수단과, 상기 복수의 고형 디바이스가 상기 캐리어필름상에 일련으로 유지된 상태에서 이 캐리어필름을 투과하는 상기 본딩의 패드의 광상에 의거하여결합상태를 검출하는 검출수단을 구비하여 이루는 전자부품조립장치이다. 제3의 본 발명에서는 제 2의 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수가 있다.

제 4의 본 발명은 제 3의 본 발명의 전자부품조립장치로서, 상기 본딩수단은 상기 캐리어필름을 상하에서 끼우는 상측부재 및 하측부재로 이루어지고, 상기 하측부재와 상기 검출수단을 일체적으로 유지하는 이동대를 더 구비하고, 상기 이동대의 이동에 의하여 상기 상측부재와 대향하는 위치에 상기 하측부재와 상기 검출수단이 선택적으로 배치되고, 또한 상기 상측부재와 대향하는 위치에 상기 하측부재와 배치된 자세에 있어서는 상기 검출수단이 상기 캐리어필름에 있어서의 접합후의 고형 디바이스에 대향하는 것을 특징으로 하는 전자부품조립장치이다.

제 4의 본 발명에서는 이동대의 이동에 의하여 상측부재와 대향하는 위치에 하측부재와 검출수단이 선택적으로 배치되므로 상측부재와 하측부재에 의하여 본딩이 행해진후, 상측부재와 대향하는 위치에 검출수단을 배치함으로써 캐리어필름을 움직이지 않고 본딩공정이 양호하게 행해졌는가를 검사할 수 있다. 또 상측부재와 대향하는 위치에 하측부재가 배치된 자세에 있어서, 검출수단이 캐리어필름에 있어서의 접합후의 고형 디바이스에 대향하는 것으로 하였기 때문에 본딩이 행해지는 본딩위치로부터 검출이 행해지는 검사위치를 향하여 캐리어필름을 이송함으로써 상측부재와 하측부재에 의한 본딩과 검출수단에 의한 검출을 연속적으로 실행할수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 전자부품 조립장치의 개략구성을 도시하는 정면도,

도 2는 이동대, 히터유닛 및 검사용 카메라를 도시하는 정면도,

도 3은 이동대, 히터유닛 및 검사용 카메라를 도시하는 평면도,

도 4는 이동대를 도시하는 A-A선 단면도,

도 5는 실시형태의 전기적 구성 및 작동을 도시하는 설명도,

도 6은 캐리어필름을 도시하는 평면도,

도 7은 종래의 본딩을 도시하는 설명도, 및

도 8은 종래의 플립칩 방식의 본딩공정을 도시하는 설명도.

"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"

1: 전자부품조립장치 2: 캐리어필름

2a: 창부 12: 본딩헤드

24: 수지 적하유닛 26,28: 건조부

30: 히터유닛 31: 이송아암

32: 검사용 카메라 34: 본딩위치

35: 검사위치 36: 이동대

48: 위치조정기구 62: 유압실린더

74: 모니터 76: 리드

78: 실리콘칩 80: 본딩패드

본 발명의 알맞은 실시형태에 대하여 이하 도면에 의거하여 설명한다. 도 1에 있어서, 본 발명의 실시형태의 전자부품조립장치(1)는 다이본더이고, 릴(8)에 권취된 가공전의 캐리어필름(2)을 수용하는 로더유닛(4)과 가공후의 캐리어필름(2)을 릴(10)에 권취하는 언로더유닛(6)과 본딩 공정을 행하는 본딩헤드(12)를 구비한 본딩유닛(14)으로 구성되어 있다.

로더유닛(4)은 상기 릴(8)에 추가하여 캐리어필름(2)을 감고 풀때에 보호테이프(18)를 권취하는 스페이서용 릴(19)을 구비하고 있다. 마찬가지로 언로더 유닛(6)은 상기 릴(10)에 추가하여 캐리어필름(2)을 권취할때에 보호테이프(22)를 감아동이기 위한 스페이서용 릴(20)을 구비하고 있다.

본딩유닛(14)에는 본딩패드(12)에 추가하여, 수지 적하유닛(24), 건조부(26,28), 히터 유닛(30) 및 검사용 카메라(32)가 설치되어 있다. 또 본딩위치(34)의 근방에는 실리콘칩을 캐리어필름(2) 위에 얹어 놓기 위한 이송아암(31)과 그 조작반(33)이 설치되어 있다.

수지 적하유닛(24)은 도체 분말을 분산유지시킨 수지재를 캐리어필름(2)의 도체층위에 적하하는 것이다. 건조부(26,28)는 캐리어필름(2)을 둘러쌓는 통상을 이루고 적하된 수지재를 열풍에 의하여 가열하는 것이지만, 건조부(26)는 상기 수지재를 그 경화온도보다 약간 낮은 온도까지 예비가열하고, 또 건조부(28)는 상기 수지재를 그 경화온도까지 가열하여 경화시키는 것이다.

히터유닛(30)과 검사용 카메라(32)는 이동대(36)에 탑재되어 있다. 도 2에 도시하는 바와같이 이동대(36)는 고정부(38)와 가동부(40)로 이루어져 있고, 가동부(40)는 상면판(42)과 저면판(44)을 지주(46)로 결합하여 이루어진다.히터유닛(30)은 상면판(42)에 볼트 고정되고, 검사용 카메라(32)는 위치조정기구(48)를 통하여 상면판에 세트되어 있다.

위치조정기구(48)는 검사용 카메라(32)의 위치를 XY 평면에 있어서 수동으로 변경·설정하기 위한 것이고, X방향 및 Y 방향의 위치를 조정하는 조정나사(50) 및 이들에게 나사맞춤하는 끼움체(51), 서로 미끄럼 운동 자유롭게 끼워 맞춤하는 가이드레일(52) 및 접동자(54), 및 설정된 위치를 고정하는 고정나사(56)를 구비하고 있다. 57은 검사용 카메라(32)가 설치되는 구멍이다. 조정나사(50)의 조작에 의하여 끼움체(51)가 조정나사(50)의 축방향인 X 방향 및 Y 방향으로 이동하고, 이로써 검사용 카메라(32)가 도 2 및 도 3 중 쇄선(59)으로 도시하는 범위내에서 이동한다.

저면판(44)의 저면에는 도 4에 도시하는 바와 같이 접동자(58)가 고정설치되어 있고, 이것과 대향하는 고정부(38)에는 가이드레일(60)이 고정설치되어 있다. 가이드레일(60)과 병행하여 왕복이동형의 유압실린더(62)가 설치되고, 그 로드(64)의 선단에 코마(65) 및 스토퍼(66)가 설치되어 있다. 코마(65)는 가동부(40)의 저면판(44)에 고정되어 있다. 68은 코마(65) 및 스토퍼(66)의 가동범위를 규제하는 조정 가능한 규제자이다. 따라서, 유압실린더(62)의 돌출 후퇴작동에 의하여, 코마(65)를 통하여 이동대(36)의 가동부(40)가 이동하고, 이로써 히터유닛(30)과 검사용 카메라(32)와 일체적으로 X-X방향(도 2 참조)으로 이동한다.

도 2 및 도 3에 도시하는 바와같이 본딩위치(34)의 바로 위에는 2갈래 형상의 클램퍼(70)가 도시하지 않는 승강기구에 의하여 승강이 자유롭게 설치되어 있고, 이로써 본딩공정에 있어서 캐리어 필름(2)을 히터유닛(30)에 향하여 가압하는 구성으로 되어 있다.

도 5에 도시하는 바와같이 검사용 카메라(32)의 위 가장자리부에는 LED로 이루어지는 링 형상 광원(72)이 설치되어 있다. 광원을 링 형상으로 한 목적은 촬상의 경우의 헐레이션을 피하기 위함이다. 또 검사용 카메라(32)의 출력측은 증폭기(73)를 통하여 모니터(74)에 접속되어 있고, 이로써 캐리어필름(2)의 광상이 모니터(74)에 표시된다.

본 실시형태에 있어서는 캐리어필름(2)으로서 광 투과성이 있는 내열성 수지필름을 사용한다. 그와같은 수지필름으로서는 예를들면 도레·듀폰 가부시키가이샤에 의하여 캅톤(Kapton, 상표)으로서 판매되고 있는 제품이다. 우베 고산 가부시키가이샤에 의하여 유피렉스(상표)로서 판매되고 있는 제품과 같은 내열성 폴리이미드 필름이 특히 알맞지만, 본딩에 견딜 수 있는 내열성·기계적 강도와 적당한 흡습성을 구비한 필름으로서 가시광에 대한 투과성이 있는 재료이면 그들 이외의 어떠한 것도 사용이 가능하다.

이상과 같이 구성된 본 실시형태의 전자부품 조립장치(1)에서는 캐리어필름(2)상에 형성된 리드(76)와 실리콘칩(78)의 본딩패드(80)를 도체분말을 분산 유지한 수지로 접착함으로서 결합하는 것이고, 이하, 그 작동을 설명한다. 우선, 조기동작으로서 도 2에 도시하는 바와같이 히터유닛(30)을 본딩위치(34)에 배치하여 상방에서 클램퍼(70)로 캐리어 필름(2)을 히터유닛(30)을 향하여 가압하고, 이송아암(31)(도 1 참조)으로 실리콘칩(78)을 예상위치에 얹어놓고, 가열하면서 상방에서 본딩헤드(12)로 가압하여 본딩을 행한다.

다음에 유압실린더(62)를 돌출 작동시켜, 이동대(36)의 가동부(40)를 도면중 좌측으로 이동시켜, 이로서 검사용 카메라(32)를 본딩위치(34)에 배치한다. 검사용 카메라(32)의 화상은 모니터(74)에 표시되므로, 작업자는 이 화상을 관찰하면서 조정나사(50)를 조작하여 실리콘칩(78)의 전체 가장자리에 걸치는 결합부를 관찰하여 리드(76)와 본딩패드(80)와의 위치어긋남의 유무를 체크한다. 위치 어긋남이 있는 경우에는 조작반(33)을 조작하여, 이송아암(31)의 오프셋(수평방향 즉 XY방향에 있어서 재치위치의 위치좌표)의 설정값을 변경함으로써 실리콘칩(78)의 재치위치를 수정한다. 이상이 초기설정 동작이다.

이 초기설정 동작이 끝나면, 다음에 유압실린더(62)를 후퇴 작동시켜 이동대(36)의 가동부(40)를 도면중 우측으로 이동시켜, 이로써 히터유닛(30)을 다시 본딩위치(34)에 또 검사용 카메라(32)를 검사위치(35)에 배치한다. 이후, 본딩헤드(12) 및 히터유닛(30)에 의한 본딩공정을 연속적으로 행함과 동시에, 작업자는 검사용 카메라(32)에 의한 모니터(74)의 화상을 관찰하면서, 리드(76)와 본딩패드(80)의 위치어긋남을 순차 점점한다. 이상 즉 리드(76)와 본딩패드(80)의 허용범위외의 위치어긋남이 있는 경우에는 장치의 운전을 정지하고, 모니터(74)의 화상에 있어서의 위치어긋남 양에 따라 조작반(33)을 조작하고, 이송아암(31)의 오프셋의 설정치를 적당히 수정한다.

이상과 같이 본 실시형태에서는 캐리어필름(2)의 광투과성을 이용하여, 캐리어필름(2)상에 형성된 리드(76)와 실리콘칩(78)의 본딩패드(80)와의 결합상태를,캐리어필름(2)을 투과하는 본딩패드(80)의 광상에 의거하여 검사하기 때문에, 일단 결합한 실리콘칩(78)을 벗긴다라는 번잡한 검사공정이 불필요로 되고, 검사를 능률좋게 실행할 수 있다.

또 본 실시형태에서는 복수의 실리콘칩(78)이 띠 형상의 캐리어필름(2)위에 일련으로 유지된 상태에서 캐리어필름(2)을 투과하는 본딩패드(80)의 광상에 의거하여 결합상태를 검출함으로 장치를 정지하는 일없이 검출을 연속적으로 행하는 것이 가능하게 되고, 검사공정을 더욱더 능률화할 수 있다.

또 본 실시형태에서는 이동대(36)의 가동부(40)의 이동에 의하여, 상측부재인 본딩헤드(12)와 대향하는 위치에 하측부재인 히터유닛(30)과 검사용 카메라(32)가 선택적으로 배치되게 하였으므로 본딩헤드(12)와 히터유닛(30)에 의하여 본딩이 행해진 후에 본딩헤드(12)와 대향하는 위치에 검사용 카메라(32)를 배치함으로써 캐리어필름(2)을 움직이지 않고, 본딩공정이 양호하게 행해졌는가를 검사할 수 있다. 또, 본딩헤드(12)와 대향하는 위치에 히터유닛(30)이 배치된 자세에 있어서, 검사용 카메라(32)가 캐리어필름(2)에 있어서 접합후의 실리콘칩(78)에 대향하도록 하였으므로, 본딩이 행해지는 본딩위치(34)로부터 검사가 행해지는 검사위치(35)를 향하여 캐리어필름(2)을 이송함으로써 본딩헤드(12)와 히터유닛(30)에 의한 본딩과, 검사용 카메라(32)에 의한 검출을 병행하여 연속적으로 실행할 수 있다.

더욱이, 본 실시형태에서는 리드(76)와 본딩패드(80)의 위치어긋남을 작업자가 모니터(74)의 화상을 육안에 의하여 검사하는 구성으로 하였지만, 이와같은 구성에 대신하여 검사용 카메라(32)의 출력측을 화상처리장치에 접속하여 리드(76)와본딩패드(80)의 위치 어긋남을 화상처리에 의하여 수치데이터로 변환하고, 위치어긋남 양이 소정의 허용치를 초과한 경우에 이상으로 판정하는 구성으로 하여도 좋다. 더욱이 이 위치어긋남 양을 이송아암(31)의 오프셋 양으로 피드백하고, 이에 의하여 위치어긋남을 자동적으로 수정하는 구성으로 하여도 좋다.

또 본 실시형태에서는 검사용 카메라(32)의 XY방향의 위치를 조정나사(50)의 수동조작에 의하여 조정하는 구성으로 하였지만 이와 같은 구성에 대신하여 조정나사(50)에 각각 서보모터를 접속하고, 이 서보모터를 스위치의 수동조작에 의하여 작동시켜 검사용 카메라(32)의 XY방향의 위치를 조정하는 구성으로 하여도 좋다. 더욱이, 실리콘칩(78)의 배치피치에 따라 이와 같은 서보모터를 작동시켜, 검사용 카메라(32)를 각 제품에 있어서 실리콘칩(78)의 배치피치에 따른 최적의 위치에 배치하는 구성으로 하여도 좋다.

또 본 실시형태에서는 도체 분말을 분산 유지시킨 수지재를 사용하였지만, 본 발명에 있어서 본딩방법에는 종래공지의 여러가지 방법, 예를들면 분말을 사용하지 않는 수지재를 사용하는 방법이나, 수지재 그것 자체를 사용하지 않고 리드(76)와 본딩패드(80)와의 열용융 내지 공정 반응에 의하여 양자를 결합하는 방법에 의해서도 좋다.

또 본 실시형태에서는 본딩 공정에 관한 상측부재를 본딩패드(12)로 하고, 하측부재를 히터유닛(30)로 하였지만, 양자의 배치는 상하 반대일지라도 좋다.

또, 상기 각 실시형태에 있어서는 전자부품 조립장치(1)로서 다이본더를 예로서 설명하였지만, 이와 같은 적용은 예시에 불과하고 본 발명의 방법 및 장치는 다른 각종의 반도체소자 조립용 장치, 더욱이 캐리어필름을 이용한 다른 전자부품 조립장치에 적용하는 것도 가능하고, 그와 같은 구성도 본 발명의 범주에 속하는 것이다.

Claims

광투과성 재료로 이루어지는 캐리어필름의 상면에 형성된 도체층과 고형 디바이스의 하면에 형성된 본딩패드와의 결합상태를 검사하는 전자부품의 검사방법으로서, 상기 캐리어필름을 투과하는 상기 본딩패드의 광상에 의거하여 상기 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 검사방법.
광투과성재료로 이루어지는 띠 형상의 캐리어필름의 상면에 형성된 도체층에 대하여 복수의 고형 디바이스의 하면에 형성된 본딩패드를 결합하는 본딩공정과, 상기 복수의 고형 디바이스가 상기 캐리어필름상에 일련으로 유지된 상태에서 이 캐리어필름을 투과하는 상기 본딩 패드의 광상에 의거하여 결합상태를 검출하는 검출공정을 포함하는 전자부품의 검사방법.
광투과성 재료로 이루어지는 띠 형상의 캐리어필름의 상면에 형성된 도체층에 대하여 복수의 고형 디바이스의 하면에 형성된 본딩패드를 결합하는 본딩수단과, 상기 복수의 고형 디바이스가 상기 캐리어필름상에 일련으로 유지된 상태에서 이 캐리어필름을 투과하는 상기 본딩의 패드의 광상에 의거하여 결합상태를 검출하는 검출수단을 구비하여 이루는 전자부품조립장치.
제 3 항에 있어서, 상기 본딩수단은 상기 캐리어필름을 상하에서 끼우는 상측부재 및 하측부재로 이루어지고, 상기 하측부재와 상기 검출수단을 일체적으로 유지하는 이동대를 더 구비하고, 상기 이동대의 이동에 의하여 상기 상측부재와 대향하는 위치에 상기 하측부재와 상기 검출수단이 선택적으로 배치되고, 또한 상기 상측부재와 대향하는 위치에 상기 하측부재가 배치된 자세에서는, 상기 검출수단이 상기 캐리어필름에 있어서의 접합후의 고형 디바이스에 대향하는 것을 특징으로 하는 전자부품조립장치.