KR20150133618A - 솔더 볼 부착 장치, 이의 제조 방법 - Google Patents

솔더 볼 부착 장치, 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20150133618A
KR20150133618A KR1020140091969A KR20140091969A KR20150133618A KR 20150133618 A KR20150133618 A KR 20150133618A KR 1020140091969 A KR1020140091969 A KR 1020140091969A KR 20140091969 A KR20140091969 A KR 20140091969A KR 20150133618 A KR20150133618 A KR 20150133618A
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porous plate
vacuum
mask pattern
solder ball
housing
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김광식
박수열
박재용
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삼성전자주식회사
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Abstract

솔더 볼 부착 장치, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 솔더 볼 부착 방법을 제공한다. 솔더 볼 부착 장치는 하우징, 하우징의 하면에 배치되는 다공성 플레이트, 공성 플레이트의 하면에 배치되며, 솔더 볼을 일시적으로 수용하는 공간을 제공하는 홀들을 갖는 마스크 패턴 및 다공성 플레이트로 진공을 제공하는 진공부를 포함한다.

Description

솔더 볼 부착 장치, 이의 제조 방법{APPARATUS FOR ATTACHING SOLDER BALL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 패키지 제조 장치, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 솔더 볼 부착 장치, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 솔더 볼 부착 장치에 관련된 것이다.
반도체 소자는 소형화, 다기능화 및/또는 낮은 제조 단가 등의 특성들로 인하여 많은 전자 산업에서 사용되고 있다. 또한, 전자 산업이 고도로 발전함에 따라 반도체 소자의 고집적화에 대한 요구가 점점 심화되고 있다. 이러한 요구는 반도체 패키지에서도 예외일 수 없다. 예컨대, 인쇄회로기판 등과 같은 반도체 기판에 형성된 패드들은 고집적화됨에 따라 그 수량 및 그들 사이의 간격이 매우 좁아지고 있다. 특히, 솔더 볼들의 수량이 증가함에 따라 솔더 볼 부착 장치 내 소모품의 비용이 증가하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 고집적화된 반도체 패키지 내 솔더 볼들을 접착하기 저렴한 솔더 볼 부착 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 솔더 볼 부착 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 장치를 이용하여 솔더 볼을 부착하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 개념에 따른 일 실시예는 솔더 볼 부착 장치를 제공한다. 상기 솔더 볼 부착 장치는, 다공성 플레이트; 및 상기 다공성 플레이트 일면에 배치되며, 솔더 볼을 일시적으로 수용하는 공간을 제공하는 홀들을 갖는 마스크 패턴을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다공성 플레이트는 1 내지 50㎛의 크기의 포어들(pores)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 다공성 플레이트는 10 내지 15㎛의 크기의 포어들을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 다공성 플레이트는 실질적으로 균일한 크기의 포어들을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 다공성 플레이트는 제올라이트(zeolite), 시멘트, 세라믹, 다공 플라스틱(porous plastic), 다공 금속(porous metal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 마스크 패턴은 상기 다공성 플레이트와 분리 가능하게 체결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 마스크 패턴의 홀들 각각은 상기 솔더 볼 각각의 크기와 실질적으로 동일하거나 클 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 다른 실시예는 솔더 볼 부착 장치를 제공한다. 상기 솔더 볼 부착 장치는, 하우징(housing); 상기 하우징의 하면에 배치되는 다공성 플레이트; 상기 다공성 플레이트의 하면에 배치되며, 솔더 볼을 일시적으로 수용하는 공간을 제공하는 홀들을 갖는 마스크 패턴; 및 상기 다공성 플레이트로 진공을 제공하는 진공부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다공성 플레이트는 상기 하우징과 분리 가능하게 체결되고, 상기 마스크 패턴은 상기 다공성 플레이트와 분리 가능하게 체결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 다공성 플레이트는 10 내지 15㎛의 균일한 크기의 포어들(pores)을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하우징은: 상기 하우징 내부에 배치되며, 일 단이 상기 다공성 플레이트로 열린 노즐들(nozzles); 및 상기 노즐들의 타 단과 연통되는 공통 라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 진공부는: 진공 펌프; 상기 진공 펌프와 상기 공통 라인을 연결하는 진공 라인; 및 상기 진공 라인 중에 배치되는 진공 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 장치는, 상기 진공 밸브와 연결되며, 상기 진공 밸브의 개폐를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 장치는, 상기 다공성 플레이트로 공기 또는 물을 제공하는 분사부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 분사부는: 송풍기; 상기 송풍기와 상기 공통 라인을 연결하는 분사 라인; 및 상기 분사 라인 중에 배치되는 분사 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 장치는, 상기 분사 밸브와 연결되며, 상기 분사 밸브의 개폐를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 장치는, 상기 분사부 및 상기 진공부와 연결되어, 상기 분사부 및 상기 진공부를 제거하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 또 다른 실시예는 솔더 볼 부착 장치의 제조 방법을 제공한다. 상기 솔더 볼 장치의 제조 방법은, 진공부와 연결되는 하우징의 하부면에 탈부착 가능한 다공성 플레이트를 체결하는 단계; 및 상기 다공성 플레이트의 하부면에 탈부착 가능한 마스크 패턴을 체결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마스크 패턴은, 레이저를 이용하여 마스크막에 다수의 홀들을 형성하여 만들어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 마스크막은 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 또 다른 실시예는 솔더 볼 부착 방법을 제공한다. 상기 솔더 볼 부착 방법은, 다공성 플레이트로 제공된 진공을 통해, 상기 다공성 플레이트 하부면에 배치된 마스크 패턴의 홀들에 각각 솔더 볼들을 흡착하는 단계; 패드들이 형성된 기판을 준비하는 단계; 상기 패드들에 상기 솔더 볼들을 각각 정렬하는 단계; 및 상기 진공 공급을 중단하여 상기 솔더 볼들 각각을 각각의 패드들 상으로 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 방법은, 상기 패드들 상부 각각에 플럭스(flux)를 도팅하는(dotting) 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 방법은, 상기 패드들 상에 낙하된 솔더 볼들을 리플로우하여(reflow) 상기 패드들 상에 상기 솔더 볼들을 각각 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 방법은, 상기 다공성 플레이트와 연결된 분사부를 이용하여, 상기 솔더 볼들 각각으로 공기를 뿜어 각각의 패드들 상으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 방법은, 상기 다공성 플레이트와 연결된 분사부를 이용하여, 상기 다공성 플레이트 및 마스크 패턴에 잔류하는 이물질을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 방법은, 상기 이물질을 제거하기 전에 상기 마스크 패턴을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 방법은, 상기 마스크 패턴을 분리한 후, 상기 다공성 플레이트와 연결된 분사부를 이용하여, 상기 기판 또는 장비 내 잔류하는 이물질을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들에 따르면, 다공성 플레이트와 마스크 패턴을 이용하여 솔더 볼 부착 장치 내 소모품의 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 레이저를 사용하여 형성된 홀들을 갖는 마스크 패턴을 이용하여 목적하는 위치에 솔더 볼들을 정확하게 배치할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 볼 부착 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 솔더 볼 부착 장치를 I-I'으로 절단한 단면도이다.
도 1c는 도 1b의 솔더 볼 부착 장치의 A부분을 확대한 확대도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 노즐을 I-I'으로 절단한 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 노즐을 I-I'으로 절단한 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 패턴을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 패턴을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 볼 부착 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
반도체 패키지에서 두 개의 소자 사이(예를 들면, 칩과 기판 또는 패키지와 패키지)를 전기적으로 연결시키기 위하여 솔더 볼들이 사용될 수 있다. 솔더 볼 부착 장치를 이용하여 솔더 볼들을 픽-업(pick-up)하여 두 개의 소자 중 하나에 부착할 수 있다. 이하에서는 상기 솔더 볼 부착 장치를 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 특히, 기판에 형성된 다수의 패드들 상에 솔더 볼들 각각을 부착하는 것으로 예시적으로 설명하나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 볼 부착 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 솔더 볼 부착 장치를 I-I'으로 절단한 단면도이고, 도 1c는 도 1b의 솔더 볼 부착 장치의 A부분을 확대한 확대도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 솔더 볼 부착 장치는, 하우징(housing, 100), 다공성 플레이트(porous plate, 120), 마스크 패턴(mask pattern, 130) 및 진공부(160)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(100)은, 바디(body, 102), 외부와 연결되는 공통 라인(common line, 106) 및 상기 공통 라인(106)과 연통되는 다수의 노즐들(nozzles, 104)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 바디(102)는 사각 단면을 가질 수 있다. 상기 공통 라인(104)은 진공부(160)와 같은 외부 유닛과 연결될 수 있다. 상기 노즐들(104)은 상기 공통 라인(104)과 연통되는 일 단과, 상기 바디(102)의 하부로 열린 타 단을 포함할 수 있다.
상기 다공성 플레이트(120)는 상기 바디(102)의 하부면에 인접하게 배치되며, 상기 노즐들(104)과 접할 수 있다.
상기 다공성 플레이트(120)는 실질적으로 균일한 크기의 포어들을 포함하며, 상기 포어들은 상기 다공성 플레이트(120) 내에서 균일하게 배열될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다공성 플레이트(120)는 약 2㎛ 내지 약 50㎛의 크기의 포어들(122)(pores)을 포함할 수 있다. 상기 다공성 플레이트(120)는 약 10㎛ 내지 약 15㎛ 크기의 포어들(122)을 포함할 수 있다. 상기 다공성 플레이트(120)은 제올라이트(zeolite), 시멘트, 세라믹, 다공 플라스틱(porous plastic), 다공 금속(porous metal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 노즐들(104)의 타 단은 상기 다공성 플레이트(120)의 포어들(122)과 연통될 수 있다. 본 실시예에서는 다양한 구조의 노즐들(104)을 채용할 수 있다. 상기 노즐들(140)의 구조에 관련하여 이후에 상세하게 설명하기로 한다.
상기 다공성 플레이트(120) 및 상기 바디(102)는 제1 체결부(110)에 의해 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 체결부(110)는 상기 바디(102)의 가장자리와 상기 다공성 플레이트(120)의 가장자리를 체결하는 볼트(bolt)를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 제1 체결부(110)를 이로 한정하지 아니하며, 다공성 플레이트(120) 및 바디(102)를 분리 가능하도록 체결할 수 있다면 어떤 구조도 채용 가능하다.
상기 마스크 패턴(130)은 상기 다공성 플레이트(120) 하부면에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 마스크 패턴(130)은 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함할 수 있다. 상기 마스크 패턴(130)은 마스크층을 레이저(LASER)를 이용하여 목적하는 부분에 홀들(holes, 132)을 형성하여 완성될 수 있다. 상기 홀들(132)은 솔더 볼(SDB)들이 일시적으로 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 홀들(132)의 크기는 상기 솔더 볼(SDB)과 실질적으로 동일하거나 클 수 있다.
반도체 패키지는 실장되는 칩의 두께 또는 몰딩부 물질의 종류 등에 따라 팽창(expanding)될 수 있다. 특히, 패드들이 형성된 기판이 팽창되는 경우, 상기 패드들 상에 부착되는 솔더 볼들(SDB)의 위치가 상기 팽창된 기판 상의 패드들의 위치에 따라 이동되어야 한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 패턴(130)은 레이저를 이용하여 목적하는 위치에 홀들(132)을 형성할 수 있어 솔더 볼들(SDB)을 패드들 상에 정확하게 위치할 수 있다.
또한, 상기 패드들의 배치가 변경되는 경우, 패드들의 위치에 대응하는 상기 홀들(132)을 갖는 마스크 패턴(130)을 용이하게 만들 수 있다. 필요에 따라, 상기 홀들(132)의 다른 배치를 갖는 마스크 패턴(130)으로 교체될 수 있다.
상기 마스크 패턴(130)과 상기 다공성 플레이트(120)는 제2 체결부(150)에 의해 연결될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 체결부(150)는 상기 마스크 패턴(130)의 가장자리와 상기 다공성 플레이트(120)의 가장자리를 체결하는 볼트를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 제2 체결부(150)를 이로 한정하지 아니하며, 다공성 플레이트(120) 및 마스크 패턴(130)을 분리 가능하도록 체결할 수 있다면 어떤 구조든 채용 가능하다.
실시예들에 따르면, 상기 마스크 패턴(130)의 단면은 다양한 구조를 가질 수 있다. 상기 마스크 패턴(130)의 단면은 이하에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
상기 진공부(160)는 상기 하우징(100)으로 진공을 제공하는 진공 펌프(vacuum pump, 162), 상기 하우징(100) 및 상기 진공 펌프(162)를 연결하는 진공 라인(vacuum line, 164) 및 상기 진공 라인(164) 중에 배치되는 진공 밸브(vacuum valve, 166)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 진공 라인(164)은 상기 노즐들(104)과 연통될 수 있다.
상기 노즐들(104), 상기 다공성 플레이트(120) 내 포어들(122) 및 상기 마스크 패턴(130)들의 홀들(132)은 서로 연통될 수 있다. 따라서, 상기 진공 펌프(162)가 가동되면, 상기 노즐들(104), 상기 다공성 플레이트(120) 내 포어들(122) 및 상기 마스크 패턴(130)들의 홀들(132)로 각각 진공이 제공되며, 상기 진공력에 의해 상기 홀들(132) 각각에 솔더 볼들(SDB) 각각이 흡착될 수 있다.
기판의 패드들 상에, 상기 솔더 볼 부착 장치 내 흡착된 상기 솔더 볼들(SDB)을 정렬시킨 후, 상기 진공력을 상실시켜 상기 솔더 볼들(SDB)을 상기 솔더 볼 부착 장치로부터 탈착시킬 수 있다.
이때, 상기 다공성 플레이트(120)에는 다수의 포어들(122)이 균일하게 형성되어 있어, 마스크 패턴(130)의 홀들(132) 각각에 제공되는 진공의 양이 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 도 1c를 참조하면 하나의 홀(132)의 관점에서, 상기 솔더 볼(SDB) 하나로 전달되는 진공이 균일할 수 있다. 상기 진공력을 상실한 후 솔더 볼들(SDB) 각각이 상기 솔더 볼 부착 장치로부터 분리되는 것도 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 하나의 홀(132)의 관점에서도 하나의 솔더 볼(SDB)로 전달된 균일한 진공력이 상실되면 수직 낙하하기 더 용이할 수 있다. 따라서, 목적하는 패드를 벗어나 솔더 볼(SDB)이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 장치는 분사부(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 분사부(170)는 상기 바디(102)로 공기 또는 물을 제공하는 송풍기(172), 상기 송풍기(172) 및 상기 바디(102)를 연결하는 분사 라인(174) 및 상기 분사 라인(174) 중에 배치되는 분사 밸브(176)를 포함할 수 있다.
상기 분사 라인(174)은 공통 라인과 연결될 수 있다. 일 예로, 상기 공통 라인(106)은 두 개의 분기 라인들을 가지며, 상기 분기 라인들은 각각 진공 라인(164) 및 분사 라인(174)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 분사부(170)를 이용하여, 상기 마스크 패턴(130)들의 홀(132)에 수용된 솔더 볼들(SDB) 각각에 기류를 불어 낼 수 있다. 상기 솔더 볼들(SDB) 각각으로 전달된 기류를 통해, 상기 솔더 볼(SDB)을 하방으로 밀어낼 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 분사부(170)를 이용하여 마스크 패턴(130)의 홀들(132) 내에 잔류하는 이물질이나 기판에 잔류하는 이물질을 제거할 수 있다. 상기 기판에 잔류하는 이물질을 제거하는 경우, 상기 마스크 패턴(130)을 상기 바디(102)로부터 분리한 후 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 장치는 제어부(180)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(180)는 상기 진공부(160) 및/또는 분사부(170)를 제어할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 제어부(180)는 상기 진공 밸브(166) 및 상기 분사 밸브(176)와 각각 연결되어, 상기 진공 밸브(166) 및 상기 분사 밸브(176)를 제어하여, 상기 마스크 패턴(130)의 홀들(132)에 수용된 솔더 볼들(SDB)을 흡착 및 탈착할 수 있다.
(노즐의 구조)
이하에서는 도 1a 및 도 1b에서 설명된 솔더 볼 흡착 장치의 노즐의 구조에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 노즐을 I-I'으로 절단한 단면도이다. 도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 노즐을 I-I'으로 절단한 단면도이다. 도 2a 및 도 3a은 하우징의 하부면을 평면적으로 본 도면이다.
도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 공통 라인(106)은 노즐들(104)과 연통될 수 있다. 예컨대, 상기 공통 라인(106)은 하우징(100) 내부의 두 개의 라인들로 분기될 수 있다. 상기 두 개의 라인들로 분기된 공통 라인(106)은 노즐 연결부(105)를 통해 노즐들(104)과 연통될 수 있다. 일 예로, 상기 노즐 연결부(105)는 판형일 수 있다. 상기 노즐들(104)은 상기 판형의 노즐 연결부(105)의 일 면과 연통된 구조를 가질 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 노즐들(104) 각각은 원통형을 가지며, 일 단부는 다공성 플레이트(120)로 열린 구조를 가지며, 타 단부는 상기 노즐 연결부(105)와 연통될 수 있다. 상기 노즐들(104)은 서로 일정 간격 이격되어 배치될 수 있으며, 상기 노즐들(104)은 매트릭스(matrix) 구조로 배열될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 노즐들(104) 각각은 일 방향으로 연장하는 라인 형상을 가지며, 일 단부는 다공성 플레이트(120)로 열린 구조를 가지며, 타 단부는 상기 노즐 연결부(105)와 연통될 수 있다. 일 예로, 상기 노즐들(104)이 바디(102)의 긴 길이 방향으로 연장하는 라인 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 상기 노즐들(104)은 바디(102)의 짧은 길이 방향으로 연장하는 라인 형상을 가질 수 있다.
본 실시예들에서 노즐(104) 구조에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 노즐(104) 구조를 이것으로 한정하는 것을 아니다.
(마스크 패턴의 구조)
이하에서는 도 1a 및 도 1b에서 설명된 솔더 볼 흡착 장치의 마스크 패턴의 구조에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 패턴을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 패턴을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 마스크 패턴(130)은 홀(132)을 한정하는 패턴들(131)을 포함할 수 있다. 상기 마스크 패턴(130)의 패턴들(131) 각각의 측면은 다공성 플레이트(120)의 하부면에 대하여 수직일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 마스크 패턴(130)의 패턴들(131) 각각은 제1 폭(WT1)을 갖는 상부와 상기 제1 폭(WT1)보다 작은 제2 폭(WT2)을 갖는 하부를 포함할 수 있다. 인접한 두 개의 패턴들(131) 사이의 홀(132)의 상부 거리가 하부 거리 보다 좁을 수 있다. 홀(132)의 하부 거리가 더 크기 때문에, 상기 홀(132) 내로 솔더 볼(SDB, 도 1b 참조)이 더 용이하게 흡착될 수 있다.
본 실시예들에서 마스크 패턴(130)의 구조에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 마스크 패턴(130)의 구조를 이것으로 한정하는 것을 아니다.
이하에서는 솔더 볼 부착 장치를 이용하여 솔더 볼들을 기판의 패드들 상에 부착하는 방법을 간략하게 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 볼 부착 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 솔더 볼들(SDB)이 저장되는 저장부(200)로부터 솔더 볼 부착 장치를 이용하여 솔더 볼들(SDB)을 상기 솔더 볼 부착 장치에 흡착시킬 수 있다.
솔더 볼 부착 장치의 진공부(160)를 작동하여 마스크 패턴(130)의 홀들(132)로 진공을 제공할 수 있다. 상세하게 설명하면, 솔더 볼 부착 장치의 제어부(180)는 상기 진공 밸브(166)를 열고 분사 밸브(176)를 닫아 진공 라인(164), 공통 라인(106), 노즐(104), 다공성 플레이트(120)의 포어들(122) 및 홀들(132)로 진공을 제공할 수 있다. 상기의 진공력으로 상기 홀들(132) 각각에 솔더 볼들(SDB)이 각각 흡착될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 패드들(310)이 형성된 기판(300)으로, 상기 솔더 볼들(SDB)이 흡착된 솔더 볼(SDB) 흡착 장치를 이동시킬 수 있다. 상기 패드들(310) 각각에는 플럭스(flux, FLX)가 도팅될 수 있다.
도 5c 및 도 5d를 참조하면, 상기 패드들(310) 상으로, 상기 솔더 볼 부착 장치로부터 상기 솔더 볼들(SDB)을 각각 탈착시킬 수 있다.
일 실시예의 도 5c에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 장치의 제어부(180)는 상기 진공 밸브(166)를 닫아, 진공 라인(164), 공통 라인(106), 노즐(104), 다공성 플레이트(120)의 포어들(122) 및 홀들(132)로 진공을 제거할 수 있다. 상기 진공력의 상실로 인하여 상기 홀들(132)에 흡착된 솔더 볼들(SDB)은 수직 낙하할 수 있다. 전술한 바와 같이 하나의 솔더 볼(SDB)로 제공되는 진공이 다수의 포어들(122)에 의한 것으로 하나의 솔더 볼(SDB)의 표면에 균일할 수 있다. 따라서, 균일한 진공이 상실될 때에 솔더 볼(SDB)은 실질적으로 수직으로 낙하될 수 있어, 목적하는 위치의 패드(310) 상에 위치할 수 있다.
다른 실시예의 도 5d에 따르면, 상기 솔더 볼 부착 장치의 제어부(180)는 상기 진공 밸브(166)를 닫고 분사 밸브(176)를 열어, 진공 라인(164), 공통 라인(106), 노즐(104), 다공성 플레이트(120)의 포어들(122) 및 홀들(132)로 공기를 제공할 수 있다. 상기 분사 밸브(176)를 열어 공기를 제공함으로써 상기 패드(310)로 낙하하는 추진력을 더할 수 있다.
상세하게 도시되지는 않았으나, 상기 플럭스(FLX)가 도팅된 패드들(310) 상에 안착된 솔더 볼들(SDB)은 리플로우(reflow) 공정을 통해, 상기 패드들(310) 상에 접착될 수 있다.
이하에서는 솔더 볼 부착 장치를 이용하여 세정하는 공정을 간략하기로 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1c에서 설명된 솔더 볼 부착 장치에서 진공 밸브(166)를 닫고 분사 밸브(176)를 열어 공기 또는 탈이온화수를 제공하여, 마스크 패턴(130) 및 다공성 플레이트(120)의 하부면에 잔류하는 이물질을 제거할 수 있다. 상기 다공성 플레이트(120)의 하부면에 잔류하는 이물질을 제거할 때, 상기 마스크 패턴(130)을 분리한 후 수행할 수 있다.
또한, 진공 밸브(166)를 닫고 분사 밸브(176)를 열어 공기 또는 탈이온화수를 제공하여 기판 또는 장비 내 잔류하는 이물질을 제거할 수 있다. 이 경우에도, 상기 마스크 패턴(130)을 분리한 후 수행할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 하우징
110: 제1 체결부
120: 다공성 플레이트
130: 마스크 패턴
150: 제2 체결부
160: 진공부
170: 분사부
180: 제어부

Claims (20)

  1. 다공성 플레이트; 및
    상기 다공성 플레이트 일면에 배치되며, 솔더 볼을 일시적으로 수용하는 공간을 제공하는 홀들을 갖는 마스크 패턴을 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 플레이트는 1 내지 50㎛의 크기의 포어들(pores)을 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다공성 플레이트는 10 내지 15㎛의 크기의 포어들을 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 플레이트는 실질적으로 균일한 크기의 포어들을 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 플레이트는 제올라이트(zeolite), 시멘트, 세라믹, 다공 플라스틱(porous plastic), 다공 금속(porous metal) 중 적어도 하나를 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은 상기 다공성 플레이트와 분리 가능하게 체결되는 솔더 볼 부착 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 패턴의 홀들 각각은 상기 솔더 볼 각각의 크기와 실질적으로 동일하거나 큰 솔더 볼 부착 장치.
  8. 하우징(housing);
    상기 하우징의 하면에 배치되는 다공성 플레이트;
    상기 다공성 플레이트의 하면에 배치되며, 솔더 볼을 일시적으로 수용하는 공간을 제공하는 홀들을 갖는 마스크 패턴; 및
    상기 다공성 플레이트로 진공을 제공하는 진공부를 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다공성 플레이트는 상기 하우징과 분리 가능하게 체결되고,
    상기 마스크 패턴은 상기 다공성 플레이트와 분리 가능하게 체결되는 솔더 볼 부착 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 다공성 플레이트는 10 내지 15㎛의 균일한 크기의 포어들(pores)을 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 하우징은:
    상기 하우징 내부에 배치되며, 일 단이 상기 다공성 플레이트로 열린 노즐들(nozzles); 및
    상기 노즐들의 타 단과 연통되는 공통 라인을 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 진공부는:
    진공 펌프;
    상기 진공 펌프와 상기 공통 라인을 연결하는 진공 라인; 및
    상기 진공 라인 중에 배치되는 진공 밸브를 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 진공 밸브와 연결되며, 상기 진공 밸브의 개폐를 조절하는 제어부를 더 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 다공성 플레이트로 공기 또는 물을 제공하는 분사부를 더 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 분사부는:
    송풍기;
    상기 송풍기와 상기 공통 라인을 연결하는 분사 라인; 및
    상기 분사 라인 중에 배치되는 분사 밸브를 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분사 밸브와 연결되며, 상기 분사 밸브의 개폐를 조절하는 제어부를 더 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 분사부 및 상기 진공부와 연결되어, 상기 분사부 및 상기 진공부를 제거하는 제어부를 더 포함하는 솔더 볼 부착 장치.
  18. 진공부와 연결되는 하우징의 하부면에 탈부착 가능한 다공성 플레이트를 체결하는 단계; 및
    상기 다공성 플레이트의 하부면에 탈부착 가능한 마스크 패턴을 체결하는 단계를 포함하는 솔더 볼 부착 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은, 레이저를 이용하여 마스크막에 다수의 홀들을 형성하여 만들어지는 솔더 볼 부착 장치의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 마스크막은 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함하는 솔더 볼 부착 장치의 제조 방법.
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