KR100803953B1 - 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치 및 시트블럭 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩의 상면에 히트 스프레더 등과 같은 열방출을 위한 리드를 자동으로 부착하는 시스템을 구현하여 리드 부착 공정의 효율성을 높이고, 리드 부착시 칩의 불량률을 현저히 떨어뜨릴 수 있는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치 및 시트 블럭에 관한 것이다.

본 발명은 칩의 자동 투입 및 배출, 리드의 자동 공급, 자동 이송 및 프레스 공정 등과 같이 칩의 상면에 열방출을 위한 리드를 부착하는 일련의 공정을 자동으로 수행하는 시스템을 구축함으로써, 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 등 리드 부착 공정과 관련한 효율성을 높일 수 있는 한편, 가공오차나 조립오차를 가지는 프레스의 평탄도를 정확히 맞춘 상태에서 리드를 부착할 수 있는 수단을 구비함으로써, 리드 부착시 칩의 불량률을 현저히 떨어뜨릴 수 있는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치 및 시트 블럭를 제공한다.

반도체 제조장비, 보트, 칩, 리드, 어태치/프레스 장치, 시트 블럭

Description

반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치 및 시트 블럭{Seat block and auto lid attach ＆ press system for semiconductor production}

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치의 레이아웃을 나타내는 평면도

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치에서 시트 블럭을 나타내는 사시도

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치에서 시트 블럭상에 칩을 세팅하는 상태를 나타내는 정면도

도 4a,4b는 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치에서 리드 프레스의 평탄도를 보정하는 상태를 나타내는 정면도

도 5a,5b는 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치에서 리드 프레스의 작동 상태를 나타내는 정면도

도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치의 레이아웃을 나타내는 평면도

도 7은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치의 레이아웃을 나타내는 평면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 온로더 11a,11b : 트랜스퍼

12 : 시트 블럭 13 : 로딩 픽커

14 : 리드 픽커 15 : 시트 블럭 레일

16 : 리드 프레스 레일 17 : 리드 프레스

18 : 언로딩 픽커 19 : 오프로더

20a,20b,20c : 비젼부 21 : 에어 베어링

22 : 로드셀 23a,23b : 푸셔

24 : 인렛 레일 25 : 리드 공급부

26a,26b : 리젝 박스 27 : 아웃렛 레일

28 : 지지대

본 발명은 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치 및 시트 블럭에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 칩의 상면에 히트 스프레더 등과 같은 열방출을 위한 리드를 자동으로 부착하는 시스템을 구현함으로써, 리드 부착 공정의 효율성을 높일 수 있고 리드 부착시 칩의 불량률을 현저히 떨어뜨릴 수 있는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치 및 시트 블럭에 관한 것이다.

최근의 전자 산업이 경량화, 소형화, 고속화, 다기능화 및 고성능화되어 감에 따라 보다 높은 신뢰성을 가지는 제품을 저렴하게 제조하는 기술이 요구되고 있다.

이와 같은 요구 조건의 실현을 가능하게 하기 위한 중요한 기술중의 하나가 패키지 기술이다.

반도체칩의 고성능화 및 고속화에 수반하여 반도체칩 패키지는 TSOP(thin small outline pakage)에서 BGA(ball grid array) 또는 CSP(chip size pakage)를 거쳐 플립칩 기술로 발전하고 있다.

이러한 플립칩 기술은 기존의 BGA 등에 비해 동일한 단일면적 내에 더 큰 칩을 설계할 수 있는 장점이 있어 개발이 한층 가속화되고 있다.

그러나, 상기 플립칩 기술의 경우 칩에 대한 몰딩을 하지 않기 때문에 패키지의 견고성이나 열적 방출에는 상대적으로 약한 면이 있고, 이를 해결하기 위하여 칩이 세팅되는 중앙부분에 중공부가 형성된 형태의 스티프너와 사각판 형태의 히트 스프레더를 접착시켜 고정함으로써 칩을 보호하고 열을 방출하도록 설계된다.

예를 들면, 플립칩 등과 같이 열이 많이 발생하는 칩의 경우, 히트 스프레더 등과 같이 열전도율이 높은 재질의 리드(Lid)를 구비하여 발생된 열을 칩 외부로 방출시키고 있다.

종래의 리드 어태치/프레스 장치는 칩의 상면에 열전도율이 높은 재질의 리드를 부착하는 장비로서, 보트(Boat)에 안착되어 있는 다수의 칩 상면에 리드를 덮은 후 프레스로 가압하여 부착하는 공정을 기본으로 하며, 칩 위에 리드를 놓는 작 업, 리드 및 칩을 포함하는 보트 전체를 프레스상에서 프레싱하는 작업 등 전체적인 공정을 수작업에 의존하고 있는 실정이어서 리드 부착 공정과 관련하여 전반적으로 효율성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 상기 보트의 경우 판금가공으로 제작되기 때문에 보트상에 안착된 칩의 평탄도가 정확하지 못하게 되고, 이로 인해 프레스 가공 후 리드가 정확하게 부착되지 못해 불량률이 상당히 많은 단점이 있다.

또한, 리드 가압을 위한 프레스는 일반 프레스를 이용하게 되는데, 이때의 프레스의 경우 다수의 구성부품으로 조립되기 때문에 가공 또는 조립공정에서 오차가 발생하게 되고, 이로 인해 조립 후 프레스 단부의 평탄도가 정확하지 못해 리드 가압을 위한 프레스 공정시 불량률이 높아지는 원인이 되고 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 칩의 자동 투입 및 배출, 리드의 자동 공급, 자동 이송 및 프레스 공정 등과 같이 칩의 상면에 열방출을 위한 리드를 부착하는 일련의 공정을 자동으로 수행하는 시스템을 구축함으로써, 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 등 리드 부착 공정과 관련한 효율성을 높일 수 있는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치 및 시트 블럭을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 가공오차나 조립오차를 가지는 프레스의 평탄도를 정확히 맞춘 상태에서 리드를 부착할 수 있는 수단을 구비함으로써, 리드 부착시 칩의 불 량률을 현저히 떨어뜨릴 수 있는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치 및 시트 블럭을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치는 다수의 칩을 포함하는 보트의 투입을 위한 온로더와, 트랜스퍼에 의해 폭방향으로 이동되면서 투입된 보트를 적어도 2개씩 시트 블럭상에 로딩시켜주기 위한 로딩 픽커 및 이것과 일체 조립되어 일측의 리드를 시트 블럭상의 칩 상부에 로딩시켜주기 위한 리드 픽커와, 각각의 시트 블럭 레일을 따라 길이방향으로 이송가능하며 폭방향으로 서로 나란하게 배치되면서 칩을 갖는 보트를 안착시켜주기 위한 각각의 시트 블럭과, 상기 각 시트 블럭의 이송궤적 상부를 가로질러 배치되는 리드 프레스 레일을 따라 폭방향으로 이동가능하며 시트 블럭상의 칩 상부에 놓여진 리드를 가압 부착시켜주기 위한 리드 프레스와, 트랜스퍼에 의해 폭방향으로 이동되면서 리드 부착을 마친 칩을 포함하는 보트를 시트 블럭으로부터 언로딩시켜주기 위한 언로딩 픽커와, 리드 부착을 마친 칩을 포함하는 보트의 배출을 위한 오프로더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로딩 픽커는 시트 블럭상의 칩의 정확한 로딩상태를 확인하기 위한 비젼부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리드의 로딩을 위한 리드 픽커의 이동궤적선상에는 리드의 상태를 확인하기 위한 비젼부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시트 블럭은 보트 안착을 위한 베이스와, 상기 베이스상에서 길이방향으로 나란한 2열로 배열되면서 베이스면보다 높은 면으로 된 다수의 칩 안착부로 이루어져 시트 블럭상의 보트 로딩 후 칩이 보트로부터 이격된 상태로 칩 안착부상에 놓여지게 할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시트 블럭은 리드 프레스의 평탄도를 맞추기 위한 기준면이 되는 평탄도 보정영역을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리드 프레스는 모터에 의해 가동되는 스크류, 이 스크류에 스크류 조합되어 상하 이동가능한 무빙 블럭 및 이것의 하단부에 조립되는 프레스 블럭을 포함하여 스크류 전동을 이용하여 가압하는 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리드 프레스는 무빙 블럭과 프레스 블럭 사이에 개재되어 프레스 평탄도 보정을 위한 프레스 블럭의 자세 전환 및 고정을 가능하게 하는 에어 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리드 프레스는 무빙 블럭측에 지지되는 동시에 프레스 블럭측과 결속되어 리드 가압시 프레스 압력을 검출하는 로드셀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 언로딩 픽커는 리드의 정확한 부착상태를 확인하기 위한 비젼부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치는 다수의 칩을 포함하는 보트의 투입을 위한 온로더와, 트랜스 퍼에 의해 폭방향으로 이동되면서 투입된 보트를 적어도 2개씩 시트 블럭상에 로딩시켜주기 위한 로딩 픽커 및 이것과 일체 조립되어 일측의 리드를 시트 블럭상의 칩 상부에 로딩시켜주기 위한 리드 픽커와, 각각의 시트 블럭 레일을 따라 길이방향으로 이송가능하며 폭방향으로 서로 나란하게 배치되면서 칩을 갖는 보트를 안착시켜주기 위한 각각의 시트 블럭과, 상기 각 시트 블럭의 이송궤적 상부에 각각 배치되며 시트 블럭상의 칩 상부에 놓여진 리드를 가압 부착시켜주기 위한 2개의 리드 프레스와, 트랜스퍼에 의해 폭방향으로 이동되면서 리드 부착을 마친 칩을 포함하는 보트를 시트 블럭으로부터 언로딩시켜주기 위한 언로딩 픽커와, 리드 부착을 마친 칩을 포함하는 보트의 배출을 위한 오프로더를 포함하는 것을 특징으로 한다

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치는 다수의 칩을 포함하는 보트의 투입을 위한 온로더와, 트랜스퍼에 의해 폭방향으로 이동되면서 투입된 보트를 적어도 2개씩 시트 블럭상에 로딩시켜주기 위한 로딩 픽커 및 이것과 일체 조립되어 일측의 리드를 시트 블럭상의 칩 상부에 로딩시켜주기 위한 리드 픽커와, 시트 블럭 레일을 따라 길이방향으로 이송가능하며 칩을 갖는 보트를 안착시켜주기 위한 시트 블럭과, 상기 시트 블럭의 이송궤적 상부에 배치되며 시트 블럭상의 칩 상부에 놓여진 리드를 가압 부착시켜주기 위한 리드 프레스와, 트랜스퍼에 의해 폭방향으로 이동되면서 리드 부착을 마친 칩을 포함하는 보트를 시트 블럭으로부터 언로딩시켜주기 위한 언로딩 픽커와, 리드 부착을 마친 칩을 포함하는 보트의 배출을 위한 오프로더를 포함하는 것을 특징으로 한다

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 여러 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치의 레이아웃을 나타내는 평면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 오토 리드 어태치/프레스 장치는 보트에 탑재되어 있는 칩의 상부에 스티프너, 히트 스프레더 등과 같은 리드를 자동으로 부착하기 위한 반도체 제조용 장비로서, 장비 본체상에 소정의 각 작업영역을 순차적으로 조성하고, 이렇게 조성되는 각 작업영역에 보트를 스텝방식으로 연속 진행시키면서 칩에 대한 리드 부착작업을 수행하는 자동화 공정을 포함한다.

예를 들면, 최초 칩을 갖는 보트의 투입, 시트 블럭상의 안착, 리드의 공급, 리드에 대한 프레스, 최종 리드 부착을 마친 칩을 갖는 보트의 배출까지의 전체 공정을 자동으로 수행할 수 있다.

이를 위하여, 다수 개의 칩을 갖는 보트의 투입을 위한 온로더(10) 및 리드 부착을 마친 칩을 갖는 보트의 배출을 위한 오프로더(19)가 각각 장비의 앞쪽 영역과 뒷쪽 영역에 각각 배치되고, 상기 온로더(10)와 오프로더(19) 사이의 영역은 시트 블럭(12)상에 보트를 로딩 또는 시트 블럭(12)으로부터 보트를 언로딩하거나, 리드를 공급하거나, 리드에 대한 프레스를 수행하거나 하는 등의 작업이 수행되는 작업영역으로 조성된다.

보트의 투입을 위한 온로더(10)는 반도체 제조용 장비에서 보편적으로 적용하고 있는 구조 및 공급방식을 적용할 수 있다.

예를 들면, 적층구조로 탑재된 다수 개의 보트가 들어 있는 다수의 매거진이 아래쪽에서 컨베이어 수단 등에 의해 차례로 공급되고, 보트 로딩위치에서의 매거진은 엘리베이터 수단에 의해 탑재되어 있는 보트 간의 피치만큼 한스텝씩 승강되며, 보트를 모두 제공한 빈 매거진은 윗쪽에서 취출되는 방식을 적용할 수 있다.

매거진 속에 들어 있는 보트를 1개씩 밀어 보내주기 위한 푸셔(23a)와 푸셔 실린더(미도시)는 온로더(10)의 일측에 배치된다.

상기 푸셔(23a)는 매거진 속의 보트의 뒷쪽에 나란하게 위치되고, 푸셔 실린더의 전후진 작동시 매거진의 내부까지 진입하면서 보트를 일정위치까지, 예를 들면 인렛 레일(24)이 속해 있는 영역까지 밀어낸 후 복귀되는 기능을 하게 된다.

이러한 푸셔(23a)는 온로더(10)에서 승강작동하는 매거진과 연계적으로 동작하면서 매거진 속에 들어 있는 보트를 1개씩 매거진으로부터 밀어서 빼낼 수 있다.

예를 들면, 푸셔(23a)의 1회 전후진 동작에 의해 1개의 보트가 빠져나가게 되면, 매거진이 한스텝 승강하고, 계속해서 승강된 위치에 있는 보트가 푸셔(23a)의 1회 전후진 동작에 의해 빠져나가게 된다.

이렇게 푸셔(23a)의 1회 전후진 동작과 매거진의 한스텝씩의 승강이 교대로 반복되면서 매거진 내에 있는 모든 보트가 차례로 빠져나가게 된다.

리드 부착을 마친 보트를 최종 적재하는 오프로더(19)는 장비의 끝부분(도면의 우측)에 배치되며, 온로더(10)와 동일한 작동 메커니즘으로 이루어져 있다.

장비의 작업영역에는 온로더(10)측에서 제공되는 보트를 최초 위치시킬 수 있는 인렛 레일(24)이 구비되고, 인렛 레일(24)의 양옆에는 2개의 보트를 안착시킬 수 있는 시트 블럭(12)이 각각 배치된다.

이때의 각 시트 블럭(12)은 장비의 길이방향을 따라 나란한 2열 구조로 설치되어 있는 각각의 시트 블럭 레일(15)상에 조립되는 형태로 설치되며, 이에 따라 각각의 시트 블럭(12)은 자신이 속해 있는 시트 블럭 레일(15)을 따라 이송되면서 각각의 칩이나 리드에 대한 비젼 검사나 프레스 작업이 수행될 수 있도록 해준다.

여기서, 상기 시트 블럭 레일은 스테보터를 동력원으로 하고 볼스크류 전동장치를 작동원으로 하는 통상의 이동수단인 1축 로봇 등을 적용할 수 있다.

상기 인렛 레일(24)상의 보트를 시트 블럭(12)상에 안착시켜주는 일은 로딩 픽커(13)가 담당한다.

상기 로딩 픽커(13)는 듀얼 픽커로서, 장비의 폭방향으로 나란하게 배치되어 있는 2개의 시트 블럭(12)이 속해 있는 영역의 상부에서 폭방향으로 이동하면서 인렛 레일(24)에 위치되는 보트를 클램핑한 후 2개씩 해당 시트 블럭(12)상에 안착시키는 일을 수행하게 된다.

이러한 로딩 픽커(13)는 반도체 제조장비에서 스트립 등을 픽업할 때 보편적으로 사용하는 그립퍼 등과 같은 통상의 픽업수단 및 실린더 등과 같은 자체 승하강 수단을 포함하며, 이때의 픽업수단 및 승하강 수단을 이용하여 보트의 양측단부 4곳 정도를 클램핑하는 방식으로 보트를 집어다가 놓게 된다.

상기 로딩 픽커(13)의 이동은 트랜스퍼(11a)에 의해 이루어지게 된다.

상기 트랜스퍼(11a)는 장비의 작업영역 앞쪽에 위치되는 동시에 일정높이를 유지하면서 폭방향을 가로질러 배치되는 형태로 설치되며, 이렇게 설치되는 트랜스 퍼(11a)의 전면부에 로딩 픽커(13)가 조립되어 트랜스퍼의 작동에 따른 로딩 픽커의 이동이 가능하게 된다.

이때의 트랜스퍼는 스텝모터를 동력원으로 하고 볼스크류 전동장치를 작동원으로 하는 통상의 이동수단이나 1축 로봇 등을 적용할 수 있다.

또한, 상기 로딩 픽커(13)에는 비젼 카메라 등을 포함하는 비젼부(20a)가 갖추어져 있어서 시트 블럭(12)상의 칩의 정확한 로딩상태, 예를 들면 칩이 뒤집어졌는지의 여부, 칩의 방향이 제대로 맞았는지의 여부는 물론 칩에 도포되어 있는 접착제의 양 및 도포 범위가 제대로 되어있는지의 여부 등을 확인할 수 있게 된다.

이때의 비젼부(20a)에 의해 촬영된 값(영상)은 장비의 제어부(미도시)측에 제공되어 제품의 불량을 판별하는 제어값으로 활용될 수 있게 된다.

여기서, 비젼부와 제어부 간의 신호체계는 반도체 제조장비에서 보편적으로 채용하고 있는 비젼시스템의 신호체계를 적용할 수 있다.

또한, 상기 로딩 픽커(13)의 일측에는 리드를 칩 상부에 로딩시켜주기 위한 리드 픽커(14)가 일체식으로 조립되어 있으며, 이때의 리드 픽커(14) 또한 트랜스퍼(11a)의 작동시 로딩 픽커(13)와 일체식으로 함께 움직이면서 본체 작업영역의 일측에 배치되어 있는 리드 공급부(25)에서 제공하는 스티프너나 히트 스프레더 등과 같은 리드를 픽업한 후 이를 시트 블럭(12)상의 칩 상부에 로딩시켜주는 일을 하게 된다.

이때의 리드 픽커(14)는 로딩 픽커(13)에서 채용하고 있는 것과 유사한 보편적인 그립퍼 등과 같은 픽업수단이나 또는 흡착방식을 이용하여 리드를 집어다가 놓을 수 있게 된다.

여기서, 상기 리드 공급부(25)의 경우 다수의 리드를 탑재한 매거진을 이용하여 리드를 공급하는 방식을 포함할 수 있다.

또한, 상기 리드의 로딩을 위한 리드 픽커(14)의 이동궤적선상, 예를 들면 인렛 레일(24)의 앞쪽 위치 저부에는 리드의 상태, 즉 리드의 픽업여부나 그 픽업상태가 틀어졌는지의 여부 등과 같은 리드의 상태를 확인하기 위한 비젼부(20b)가 설치되어 있으며, 로딩 전 리드의 상태를 확인가능함에 따라 리드 로딩작업에 대한 정확성을 기할 수 있게 된다.

한편, 장비의 작업영역 일측, 예를 들면 한쪽 시트 블럭(12)의 옆에는 비젼부(20b)에 의해 불량으로 판정된 리드를 수거하기 위한 리젝 박스(26a)가 설치되어 있으며, 이곳을 통해 불량 리드를 수거할 수 있도록 되어 있다.

이때의 리젝 박스(26a)는 리드 픽커(14)의 이동궤적선상 밖에 위치되어 있다가 불량 리드 수거시 이동궤적선상까지 진입하는 형태로 동작하며, 이를 위하여 리젝 박스(26a)는 실린더 수단과 가이드 수단을 포함한다.

실질적으로 리드에 대한 프레스 작업을 수행하는 리드 프레스(17)는 각 시트 블럭(12)의 이송궤적 상부를 가로질러 배치되는, 즉 장비의 길이방향으로 배치되는 시트 블럭 레일(15)과 교차하면서 장비의 폭방향으로 배치되는 리드 프레스 레일(16)을 따라 이동가능한 형태로 설치된다.

이에 따라, 리드 프레스(17)는 리드 프레스 레일(16)을 따라 양쪽을 오가면서 양편의 시트 블럭(12)상의 칩에 대한 리드 부착작업을 선택적으로 수행할 수 있 게 된다.

또한, 장비의 작업영역 뒷쪽, 예를 들면 오프로더(19)와 인접한 위치에는 상기 로딩 픽커(13) 및 리드 픽커(14)의 이동을 위한 트랜스퍼(11a)와 서로 마주보며 나란하게 배치되는 또 하나의 트랜스퍼(11b)가 설치되고, 이렇게 설치되는 트랜스퍼(11b)의 전면부에는 언로딩 픽커(18)가 조립된다.

이때의 언로딩 픽커(18)는 소정의 이동궤적, 예를 들면 2개의 시트 블럭(12)의 이동궤적선상을 폭방향으로 가로지르는 궤적을 가지면서 트랜스퍼(11b)를 따라 이동되어 리드 부착을 마친 칩을 포함하는 보트를 시트 블럭(12)으로부터 언로딩시켜주는 역할을 하게 된다.

즉, 시트 블럭(12)상의 보트를 집어다가 장비의 배출측에 있는 아웃렛 레일(27)상에 놓아주는 역할을 하게 된다.

또한, 이때의 언로딩 픽커(18)에는 비젼부(20c)가 갖추어져 있어서 리드의 정확한 부착상태 등을 확인할 수 있으며, 이때의 불량된 칩은 보트채로 장비 작업영역의 일측에 마련되어 있는 리젝 박스(26b)에 수거된다.

또한, 장비의 작업영역 배출측, 예를 들면 2열의 시트 블럭 레일(15) 사이에서 오프로더(19)와 인접한 위치에는 이와 나란하게 아웃렛 레일(27)이 설치되어 있으며, 이에 따라 리드 부착 및 비젼 확인 작업을 모두 마친 칩을 포함하는 보트가 언로딩 픽커(18)에 의해 아웃렛 레일(27)상에 놓여지면 푸셔(23b)에 의해 오프로더(19)측으로 보내진 후 매거진 속에 탑재될 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치에서 시트 블럭을 나타내는 사시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 시트 블럭(12)은 리드 부착을 위한 프레스 작업시 칩을 받쳐주는 부분으로서, 사각 플레이트 형태의 베이스(12a)와, 상기 베이스(12a)상에 일렬로 나란한 다수 개의 독립된 영역으로 분할되면서 2열로 배열되는 다수의 칩 안착부(12b)로 이루어져 있다.

특히, 상기 칩 안착부(12b)는 베이스면보다 높은 사각의 돌출된 면으로 되어 있어서 이곳에 칩이 얹혀지게 되고, 이때의 돌출된 면은 정밀기계가공으로 가공되어 평탄도가 확보되어 있기 때문에 이곳에 놓여지는 칩 또한 정확한 평탄도가 유지될 수 있게 된다.

또한, 각각의 칩 안착부(12b)에는 진공홀(12e)이 구비되어 있어서 칩에 대한 흡착 고정이 가능하게 되고, 또 안착부 주변으로는 다수 개의 가이드(12d)가 일정높이 돌출 형성되어 있어서 칩의 유동이나 이탈 등이 방지될 수 있게 된다.

특히, 상기 시트 블럭(12)에는 칩 안착부의 각 열에 하나씩 배속되는 형태로 평탄도 보정영역(12c)이 갖추어져 있으며, 이때의 평탄도 보정영역(12c)은 칩 안착부(12b)와 마찬가지로 그 돌출된 면이 정밀기계가공으로 가공되어 평탄도를 확보할 수 있도록 되어 있다.

이에 따라, 리드 프레스(17)는 리드 부착을 위한 프레스 전 평탄도 보정영역(12c)을 통해 평탄도를 보정한 다음 프레스 작업을 수행하게 되므로서, 리드가 칩에 정확하게 가압 부착될 수 있게 된다.

즉, 칩 안착부와 평탄도 보정영역은 거의 동일한 수준의 평탄도를 확보하고 있으며, 따라서 리드 프레스가 평탄도 보정영역을 기준으로 하여 평탄도를 보정한 상태라면 칩 안착부상에 놓여 있는 칩 및 그 상부의 리드의 가압 부착작업에 대한 평탄도도 기대할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치에서 시트 블럭상에 칩을 세팅하는 상태를 나타내는 정면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 보트(100)는 다수 개의 칩(110), 예를 들면 6개의 칩을 탑재하고 있는 일종의 캐리어 부재로서, 홀 주변에 칩의 가장자리를 얹혀지게 하는 형태로 칩을 탑재하고 있다.

다수 개의 칩을 탑재하고 있는 보트(100)는 로딩 픽커에 의해 픽업된 상태로 시트 블럭(12)의 상부에 위치된 다음 픽커 하강을 통해 시트 블럭(12)상에 놓여지게 되는데, 이때 보트는 시트 블럭(12)의 베이스(12a) 면에 놓여지게 되고, 보트에 얹혀져 있던 칩은 베이스 면보다 높은 칩 안착부(12b) 면에 놓여지게 된다.

이때의 베이스(12a) 면과 칩 안착부(12b) 면 간의 높이는 보트(100)의 두께보다 높음에 따라 보트(100) 안착시 칩(110)이 먼저 칩 안착부(12b)면에 얹혀지면서 보트측으로부터 떨어지게 되고, 계속해서 좀더 아래쪽에 보트가 놓여질 수 있게 된다.

따라서, 리드 부착을 위한 프레스 작업은 평탄도가 확보되어 있는 정밀한 면으로 이루어진 칩 안착부(12b)상의 칩에 대해 수행되므로, 리드를 칩에 정확하게 가압 부착할 수 있게 된다.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치에 서 리드 프레스의 평탄도를 보정하는 상태를 나타내는 정면도이고, 도 5a 및 5b는 본 발명의 일 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치에서 리드 프레스의 작동 상태를 나타내는 정면도이다.

여기서는 실질적으로 프레스 작업을 수행하는 리드 프레스의 구조와 칩 상부에 리드를 부착하는 프레스 과정 및 그 전에 먼저 수행하는 평탄도를 보정하는 과정을 보여준다.

먼저, 리드 프레스(17)는 모터(미도시)에 의해 가동되는 스크류 전동력을 이용하여 프레스하는 방식이며, 이를 위하여 모터측과 벨트 전동 등을 통해 회전하는 스크류(17a) 및 이것과 스크류 조합되어 연동되면서 상하로 이동가능한 무빙 블럭(17b)과, 상기 무빙 블럭(17b)의 하단부에 조립되어 리드를 직접 가압하는 프레스 블럭(17c)을 포함한다.

이러한 리드 프레스(17)는 지지대(28)를 이용하여 설치되면서 각 시트 블럭(12)의 이송궤적 상부를 가로질러 배치되는 리드 프레스 레일(16)상에 설치되며, 이때의 리드 프레스 레일(16)을 따라 양쪽을 오가면서 양편의 시트 블럭(12)상의 칩에 대한 리드 부착작업을 수행할 수 있도록 되어 있다.

특히, 상기 리드 프레스(17)의 무빙 블럭(17b)과 프레스 블럭(17c) 사이에는 프레스 평탄도 보정을 위한 에어 베어링(21)이 연결 설치되어 있으며, 이에 따라 에어 베어링(21)에 의해 지지되는 프레스 블럭(17c)은 베어링 작동 전에는 자유롭게 유동되는 상태가 될 수 있게 된다.

즉, 상기 에어 베어링(21)의 서로 유동가능하게 조합되는 고정측(21a)과 가 동측(21b)으로 구성되어 있고, 이때의 가동측(21b)에 지지되는 프레스 블럭(17c)의 경우 자유롭게 유동가능한 상태, 예를 들면 에어 베어링이 갖는 유동범위 내에서 임의 방향으로 각도를 자유롭게 가변시킬 수 있는 상태가 되므로, 이러한 동작특성을 이용하여 프레스 블럭, 즉 리드 프레스의 평탄도를 맞출 수 있게 된다.

여기서, 상기 에어 베어링(21)은 통상의 것을 적용할 수 있다.

또한, 상기 리드 프레스(17)의 무빙 블럭(17b)과 프레스 블럭(17c) 사이에는 무빙 블럭(17b)측에 지지되는 동시에 프레스 블럭(17c)측과 결속되는 형태의 로드셀(22)이 설치되어 있으며, 이때의 로드셀(22)에서 제공되는 압력값은 리드 프레스(17)의 프레스 작동과 관련한 제어값으로 활용할 수 있다.

예를 들면, 로드셀로부터 제공되는 압력값을 입력값으로 하는 컨트롤러(미도시)의 출력 제어에 따라 리드 프레스의 작동압이 조절된다거나 하는 등의 제어가 가능하게 된다.

이러한 리드 프레스의 가변적인 제어방식은 보편적인 프레스 가변제어방식을 채용할 수 있다.

도 4a 및 4b에 도시한 바와 같이, 리드 프레스(17)의 경우 리드 프레스 작업 전 시트 블럭(12)에 있는 평탄도 보정영역(12c)을 이용하여 자체 평탄도를 보정할 수 있다.

이러한 평탄도 보정은 각각의 시트 블럭(12)에 대해 개별적으로 수행되는데, 양편 2개의 시트 블럭이 배치되는 경우 각 시트 블럭에 대한 프레스 작업 전 해당 시트 블럭에 대해 평탄도 보정이 수행된다.

즉, 1세트의 리드 프레스가 양쪽 2개의 시트 블럭에 대해 번갈아가면서 프레서 작업을 진행하게 되므로, 그때마다 평탄도 보정을 다시 수행한 후 프레스 작업을 진행하게 된다.

이는 각각의 시트 블럭에 있는 칩 안착부나 평탄도 보정영역을 정밀기계가공으로 정밀하게 가공한다 하더라고 양편 시트 블럭에 있는 칩 안착부 및 평탄도 보정영역을 동일한 조건으로 가공할 수 없는 등 블럭 간의 오차가 존재할 수 있으므로, 해당 시트 블럭에 대한 프레스 작업시 그때마다 재차 평탄도 보정을 수행하도록 하는 측면에서 바람직하다 할 수 있다.

리드 프레스(17)에 대한 평탄도 보정은 프레스를 가동시켜 그 프레스 블럭(17c)을 시트 블럭(12)에 있는 평탄도 보정영역(12c)의 면 위에 접촉시키는 것으로부터 시작된다.

예를 들면, 리드 프레스(17)를 가동시켜 프레스 블럭(17c)의 저면을 평탄도 보정영역(12c)의 면 위에 접촉시키면, 이때의 에어 베어링(21)은 작동 전 상태, 즉 프리하게 유동가능한 상태이므로, 프레스 블럭(17c)은 평탄도 보정영역(12c)의 면에 맞게 각도 등이 틀어지면서 평탄도 보정영역(12c)의 면과 일치되는 상태로 자세를 취하게 된다.

계속해서, 이렇게 프레스 블럭(17c)의 자세가 정해지면 이와 동시에 에어 베어링(21)이 작동되어(에어 공급을 통해) 이때의 프레스 블럭의 정해진 자세를 고정시켜주게 되므로, 프레스 블럭(17c)의 평탄도, 즉 리드 프레스(17)의 평탄도는 평탄도 보정영역(12c)의 평탄도와 같은 수준으로 확보될 수 있게 된다.

도 5a 및 5b에 도시한 바와 같이, 칩 상의 리드 부착작업은 리드 프레스(17)의 평탄도가 정확히 맞춰진 상태에서 진행된다.

리드 프레스에 대한 평탄도 보정 후 시트 블럭(12)이 한스텝 이송되면 리드 프레스(17)의 가동과 함께 스크류 전동에 의해 무빙 블럭(17b)이 하강되고, 계속해서 프레스 블럭(17c)에 의해 접착제를 포함하는 칩 상의 리드가 가압되면서 정확하게 부착될 수 있게 된다.

이때, 칩 안착부(12b)상에 놓여지는 칩의 경우 평탄도가 확보되어 있는 상태이고, 또 리드 프레스(17)도 평탄도 보정을 마친 상태이므로, 프레스 작업시 칩에 리드가 정확하게 가압 부착될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치의 레이아웃을 나타내는 평면도로서, 여기서는 각각의 시트 블럭(12)에 대해 리드 프레스(17)를 개별적으로 배속시켜 프레스 작업을 수행할 수 있도록 하는 예를 보여준다.

즉, 시트 블럭(12)의 이송궤적선상에 고정식의 리드 프레스(17)를 각각 배치하여 해당 시트 블럭(12)상의 칩에 대한 프레스 작업을 전용으로 수행하는 예를 보여준다.

또한, 여기서는 하나의 시트 블럭에 각각 배속되는 전용 리드 프레스를 이용하여 프레스 작업을 수행하게 되므로, 리드 프레스에 대한 평탄도 보정은 한번이면 충분하다.

도 7은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치의 레이아웃을 나타내는 평면도로서, 여기서는 하나의 시트 블럭(12)과 이에 상응하는 하나의 리드 프레스(17)를 구비하여 리드 부착을 위한 프레스 작업을 수행하는 예를 보여준다.

따라서, 이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 오토 리드 어태치/프레스 장치의 전체적인 작동관계에 대해 살펴보면 다음과 같다.

온로더(10)에서는 보트가 매거진 내에 적재된 상태로 연속 공급되고, 푸셔(23a)의 작동선상에 위치되는 매거진에서부터 1개씩의 보트에 대한 공급이 이루어진다.

매거진 내에 있는 보트는 푸셔(23a)에 의해 밀려서 1개씩 인렛 레일(24)까지 보내지는 한편, 이렇게 푸셔(23a)의 반복적인 전후진 동작에 의해 매거진 속의 보트가 모두 빠져나가면, 매거진이 상승하여 아래쪽에 있는 보트를 포함하는 새로운 매거진이 새롭게 공급되어 계속적인 보트의 공급이 이루어지게 된다.

인렛 레일(24)로 보내진 보트는 그 상부에 대기하고 있던 로딩 픽커(13)에 의해 픽업된 후 어느 한쪽에 배치되어 있는 시트 블럭(12)상에 안착된다.

이때의 로딩 픽커(13)는 1개씩 2개의 보트를 픽업한 후 2개를 한꺼번에 시트 블럭(12)상에 안착시켜주게 되며, 이렇게 안착되는 보트상의 칩들은 보트로부터 벗어나면서 시트 블럭(12)의 칩 안착부상에 놓여지게 된다.

계속해서, 시트 블럭(12)상에 안착되어 있는 칩들에 대한 비젼검사가 수행된다.

이때의 비젼검사는 칩의 상태를 확인하기 위한 것으로서, 로딩 픽커(13)에 있는 비젼부(20a)에 의해 수행되며, 로딩 픽커(13)는 정지된 상태로 있고 그 하부의 시트 블럭(12)이 시트 블럭 레일(15)을 따라 길이방향으로 한스텝씩 이동하는 형태로 수행된다.

비젼검사 완료 후에는 리드 픽커(14)에 의한 리드의 공급이 이루어진다.

즉, 트랜스퍼(11a)를 따라 리드 픽커(14)가 리드 공급부(25)와 시트 블럭(12) 사이를 왕복하면서 2개씩의 리드(이때의 리드는 스티프너나 히트 스프레더가 될 수 있다)를 픽업한 후 시트 블럭(12)상의 칩 상부에 놓아주게 되고, 이에 맞춰 시트 블럭(12)은 한스텝씩 이동된다.

리드 공급과정 중 비젼부(20b)에 의해 리드의 상태에 대한 비젼검사가 이루어진다.

이렇게 공급되는 리드는 칩의 상부, 정확히 말하자면 칩에 도포되어 있는 접착제 위에 얹혀지게 된다(온로더로부터 공급되는 보트상의 칩은 접착제가 미리 도포된 상태로 공급된다).

위와 같이 리드의 공급이 완료되면, 시트 블럭(12)은 시트 블럭 레일(15)을 따라 한스텝씩 이동하게 되고, 계속해서 리드 프레스 작업영역에서 리드 프레스(17)에 의한 리드 부착 작업이 이루어진다.

즉, 리드 프레스(17)는 먼저 평탄도 보정을 수행하고, 곧이어 리드 가압을 위한 프레스 작업을 순차적으로 수행하게 된다.

이때의 프레스 작업은 2세트의 리드 프레스에 의해 2열이 동시에 이루어지게 된다.

리드 프레스(17)에 의해 눌려진 리드는 접착제를 사이에 두고 칩 상부에 정확하게 가압 부착될 수 있게 된다.

이와 같이 하나의 시트 블럭(12)에 대한 프레스 작업이 수행되고 있는 동안, 다른 하나의 시트 블럭(12)에 대해서는 로딩 픽커(13) 및 리드 픽커(14)의 작동 등을 통해 보트 안착 및 리드 공급 등과 같은 작업이 수행된다.

즉, 2개의 시트 블럭(12)을 서로 연계적으로 동작시킴으로써 장비의 전체적인 사이클 타임을 최적의 상태로 효과적으로 설계할 수 있게 된다.

프레스 작업을 마친 후 시트 블럭(12)은 오프로더(19)측과 인접한 영역으로 이송되고, 이곳에서 비젼부(20c)에 의한 비젼검사와 더불어 시트 블럭(12)상의 보트는 언로딩 픽커(18)에 의해 픽업된 후 아웃렛 레일(27)로 보내진 다음 푸셔(23b)의 동작에 의해 오프로더(19) 내의 매거진 속에 최종 적재된다.

여기서, 장비의 각 액추에이터 수단들을 제어하면서 연계적으로 작동시키는 방법 등은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.

이와 같이 온로더로부터 공급되는 보트는 픽커수단에 의해 시트 블럭상에 안착된 후 리드 프레스가 속해 있는 프레스 작업영역으로 보내지고, 이곳에서 리드 가압을 위한 프레스 작업이 수행된 다음 계속해서 픽커수단에 의해 오프로더측에 적재되므로서, 보트상의 각 칩들에 대한 리드 부착작업의 1사이클 과정이 완료되는 것이며, 이러한 1사이클 과정이 연속공정으로 반복 수행되면서 칩에 대한 리드 부착 공정이 연속 자동화 공정으로 이루어지게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 칩의 상면에 열방출을 위한 리드를 부착하는 일련의 공정을 자동으로 수행하는 시스템을 제공함으로써, 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 등 리드 부착 공정과 관련한 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 가공오차나 조립오차를 가지는 프레스의 평탄도를 정확히 맞춘 상태에서 리드를 부착할 수 있는 수단을 제공함으로써, 리드 부착시 칩의 불량률을 현저히 떨어뜨릴 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 다수의 칩을 포함하는 보트의 투입을 위한 온로더(10);

   트랜스퍼(11a)에 의해 이동되면서 상기 온로더(10)로부터 투입된 보트를 시트 블럭(12)상에 로딩시켜주기 위한 로딩 픽커(13) 및 일측의 리드를 시트 블럭(12)상의 칩 상부에 로딩시켜주기 위한 리드 픽커(14);

   시트 블럭 레일(15)을 따라 길이방향으로 이송가능하며 칩을 갖는 보트를 안착시켜주기 위한 시트 블럭(12);

   상기 시트 블럭(12)의 이송궤적 상부에 배치되며 시트 블럭(12)상의 칩 상부에 놓여진 리드를 가압 부착시켜주기 위한 리드 프레스(17);

   트랜스퍼(11b)에 의해 이동되면서 리드 부착을 마친 칩을 포함하는 보트를 시트 블럭(12)으로부터 언로딩시켜주기 위한 언로딩 픽커(18);

   리드 부착을 마친 칩을 포함하는 보트의 배출을 위한 오프로더(19);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 시트 블럭(12)은 리드 프레스(17)의 평탄도를 맞추기 위한 기준면이 되는 평탄도 보정영역(12c)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 리드 프레스(17)는 모터에 의해 가동되는 스크류(17a), 이 스크류(17a)에 스크류 조합되어 상하 이동가능한 무빙 블럭(17b) 및 이것의 하단부에 조립되는 프레스 블럭(17c)을 포함하여 스크류 전동을 이용하여 가압하는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 리드 프레스(17)는 무빙 블럭(17b)과 프레스 블럭(17c) 사이에 개재되어 프레스 평탄도 보정을 위한 프레스 블럭의 자세 전환 및 고정을 가능하게 하는 에어 베어링(21)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치.
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 리드 프레스(17)는 무빙 블럭(17b)측에 지지되는 동시에 프레스 블럭(17c)측과 결속되어 리드 가압시 프레스 압력을 검출하는 로드셀(22)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 리드 프레스(17)는 시트 블럭이 2열로 구비되는 경우 각 시트 블럭(12)의 이송궤적 상부를 가로질러 배치되는 리드 프레스 레일(16)을 따라 이동되면서 각 시트 블럭(12)상의 칩 상부에 놓여진 리드를 가압 부착시켜줄 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 리드 프레스(17)는 시트 블럭이 2열로 구비되는 경우 각 시트 블럭(12)의 이송궤적 상부에 각각 배치되어 시트 블럭(12)상의 칩 상부에 놓여진 리드를 가압 부착시켜줄 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 오토 리드 어태치/프레스 장치.
8. 칩을 포함하는 보트 안착을 위한 베이스(12a)와, 상기 베이스(12a) 면보다 높은 면으로 된 다수의 칩 안착부(12b)로 이루어져 시트 블럭상의 보트 로딩 후 칩이 보트로부터 이격된 상태로 칩 안착부상에 놓여지게 할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 시트 블럭.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 베이스(12a)의 일측에 형성되며 리드 프레스의 평 탄도를 맞추기 위한 기준면이 되는 평탄도 보정영역(12c)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 시트 블럭.

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