단축 픽앤플레이스 장치 운용 조건에 따른 다이 배치 정밀도 분석
Analysis of Operating Condition Effects on the Placement Accuracy of a Single-Axis Pick and Place Device
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초록
고성능 메모리와 같은 반도체 소자는 패키징 및 테스트 공정에서 고정밀 다이 핸들링이 필수적이다. 특히, HBM (high bandwidth memory)과같이 테스트 패드 크기가 작은 경우, 픽앤플레이스(pick and place) 과정에서 발생하는 미세한 위치 오차나 기울어짐이 전기적 접촉 불량 또는 측정값의 왜곡 등 테스트 결과의 신뢰성에 직접적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 높은 정밀도가 요구된다. 본 연구에서는 다이 플레이스과정에서 피커 시스템의 정확도를 평가하기 위해 비전 시스템이 접목된 테스트 시스템을 설계 및 제작하였다. 또한, 피커의 가속 및 감속 특성, 진공 압력, 진공 패드 형상과 같은 변수들이 placement 정확도에 미치는 영향을 실험적으로 분석하였다. 픽업 후, 플레이스 전/후의 다이이미지를 비전 시스템을 통해 획득하였고 이미지는 CED (canny edge detection) 알고리즘을 적용하여 다이의 가장자리와 중심점을 추출함으로써 위치 오차를 평가하였다. 제작된 피커 시스템을 통해 다이 placement 정확도를 정량적으로 평가하였으며, 이를 기반으로 고정밀 다이핸들링 성능을 향상시키기 위한 개선 가능성을 확인하였다.
Abstract
High-precision die handling is essential for semiconductor devices, such as high-performance memory, during packaging and testing processes. In devices such as High Bandwidth Memory (HBM), the test pad size becomes extremely small, and thus even minor positional errors or tilting during the pick and place process can lead to electrical contact failures or measurement distortion, degrading the reliability of the test results. In this study, a vision-assisted test system was designed and implemented to evaluate the placement accuracy of a die-picker mechanism during the die placement process. In addition, the effects of operational parameters, including picker acceleration/deceleration characteristics, vacuum pressure, and vacuum pad geometry, on placement accuracy were experimentally investigated. After die pickup, bottom-vision images were acquired before and after placement, and the positional error was quantified by extracting the die edge and centroid using the Canny Edge Detection (CED) algorithm. Using the developed picker test system, the die placement accuracy was quantitatively evaluated, and the potential for improving the precision of die handling was verified based on the experimental findings.