KR100376929B1 - 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접부착방법과 그 장치 - Google Patents

고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접부착방법과 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100376929B1
KR100376929B1 KR10-2000-0032067A KR20000032067A KR100376929B1 KR 100376929 B1 KR100376929 B1 KR 100376929B1 KR 20000032067 A KR20000032067 A KR 20000032067A KR 100376929 B1 KR100376929 B1 KR 100376929B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ball
chip
substrate
fusion
droplets
Prior art date
Application number
KR10-2000-0032067A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010112698A (ko
Inventor
정은
Original Assignee
에드호텍(주)
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 에드호텍(주) filed Critical 에드호텍(주)
Priority to KR10-2000-0032067A priority Critical patent/KR100376929B1/ko
Publication of KR20010112698A publication Critical patent/KR20010112698A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100376929B1 publication Critical patent/KR100376929B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 비지에이/시에스피 패키지(Ball Grid Array/Chip Scaled Package)용 솔더볼(solder ball)과 같은 금속볼이나 세라믹 볼 등의 연결접점을 위한 엔지니어링 볼을 그 칩이나 기판의 배열구조의 랜드상에 정밀하고도 고효율적으로 형성시키기 위한 방법과 그 장치를 제공한다.
그 부착방법은, 용융금속을 분사탱크(51)로부터 다수의 배열구조의 오리피스(52')를 통해 액적을 진동장치(54) 및 진동판(53)의 진동에 의해 파쇄시켜 칩이나 기판의 볼융착랜드(3)상으로 유출,낙하시킴에 있어, 볼융착랜드(3)를 다수세트의 볼융착랜드(3a,3b…)로 분할시키고, 다수의 분사탱크(51)중 하나로부터 다수세트의 볼융착랜드(3a,3b…)중 한 세트의 볼융착랜드(3a,3b…)에 각각 대응되는 다수의 액적을 낙하시켜 융착시키며, 적어도 표면을 응고시킨 다음, 다음 세트의 볼융착랜드(3a,3b…)에 액적을 낙하시키기 위한 위치로 이송시키고, 액적낙하를 되풀이하는 것이며, 칩 또는 기판(1)이 로딩된 때에 회전테이블(60)에 장착된 히터(61)와 같은 가열수단에 의해 그 칩 또는 기판(1)에의 액적의 부착력을 증대시도록 열을 가하여 액적을 낙하시키며, 액적이 낙하,부착되는 때에 불활성가스공급장치(64)로부터 불활성가스를 공급하여 냉각,응고시키는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법과 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DIRECTLY ATTACHING ENGINEERING BALLS TO A CHIP OR PRINTED CIRCUIT BOARD WITH HIGH EFFICIENCY}
본 발명은, 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법과 그 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 용융금속을 분사탱크로부터 오리피스를 통해 유출되는 액적을 진동장치의 진동에 의해 파쇄시켜 칩이나 기판의 랜드상으로 낙하시킴으로써 비지에이/시에스피 패키지(Ball Grid Array/Chip Scaled Package)용 솔더볼(solder ball)과 같은 금속볼이나 세라믹 볼 등의 연결접점을 위한 엔지니어링 볼을 그 칩이나 기판의 배열구조의 랜드상에 정밀하고도 고효율적으로 형성시키기 위한 방법과 그 장치에 관한 것이다.
종래, 본 발명과 관련하는 칩 또는 기판(1)은 도 1에 평면도로서 도시된 바와 같이, 소정의 배열구조로 전기적 접촉을 위한 볼융착랜드(3)가 형성되고, 용이하게 외부의 소자나 기판과 전기적 접촉을 형성할 수 있도록 볼(5)이 그 볼융착랜드(3)에 각각 부착되어 있다. 이와 같은 구조의 솔더볼(solder ball)이 부착된 비지에이/시에스피 패키지(Ball Grid Array/Chip Scaled Package)는, 외부의 소자나 기판상에 배치시킨 후, 열풍 등에 의해 열을 가함으로써 솔더볼이 융착하여 외부의 소자나 기판과의 전기적 접촉을 완성하게 되기 때문에 전기적 접촉을 형성하는데에 편리하여 최근 많이 채용되고 있는 실정이다.
이와 같은 솔더볼을 제조함에 있어서는 용융상태에서 오리피스를 통과시킴으로써 액적을 형성하고, 이를 응고시킴으로써 제조되게 되는데, 특히 응고되어 가는 과정에서 산소와의 접촉을 방지시킴으로써 오염을 방지하고 구형도를 향상시키고 있으며, 이를 위해 오일 또는 불활성가스분위기에서 용융금속액적을 낙하시켜 응고시킴으로써 비지에이/시에스피 패키지용 솔더볼과 같은 금속볼을 제조하여 왔다.
이러한 장치들에서는 기본적으로 종래의 진동장치를 이용한 액적 형성 방법을 채용하고 있으며, 그 진동장치에 의한 피스톤의 하강운동시에 분사탱크로부터 액적을 오일이나 불활성 가스속으로 낙하시키고, 상승운동시에 액적의 낙하를 중지시켜 소정의 크기와 구형도의 액적을 형성한 후, 이를 냉각시켜 볼을 형성한다.
또한, 최근, 볼 그리드 어레이 패키지의 전기적 접점들인 배열구조의 랜드에솔더 페이스트 없이 용융솔더금속을 볼의 형태로 분사시키는 방법이 제안되고 있다. 일예로서 미합중국 특허 제5,855,323호에 개시된 발명은, 피에조진동소자와 피스톤을 이용하여 다수의 액적을 분사탱크로부터 칩이나 기판상의 배열구조의 랜드에 낙하시켜 융착 연결접점들을 형성시키고 있다. 이 발명에서도 위에서와 같이 피스톤의 진동변위에 의해 분사탱크내의 용융금속을 다수의 오리피스를 통해 일정량 분사시킴으로써 액적을 형성하고 그 액적들을 칩이나 기판의 배열구조의 랜드상으로 낙하시켜 다수의 볼을 그 랜드상에 부착시키는 것이며, 볼의 크기 및 배열을 그리드 플레이트의 교환에 의해 달성하고 있다.
상술한 미합중국 특허 제5,855,323호의 발명은 종래의 볼을 형성한 다음, 다시 볼들을 칩이나 기판의 랜드에 융착시키는 공정을 단순화할 수는 있지만, 미세한 피치나 정밀한 크기 및 구형도 등의 요구를 만족시키지는 못하여 실용적이지 못하고 있다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 용융금속을 분사탱크로부터 오리피스를 통해 유출되는 액적을 진동장치의 진동에 의해 파쇄시켜 칩이나 기판의 랜드상으로 다수 세트로 분할하여 낙하시킴과 동시에 효과적으로 가열시키고 냉각시킴으로써 비지에이/시에스피 패키지(Ball Grid Array/Chip Scaled Package)용 솔더볼(solder ball)과 같은 금속볼이나 세라믹 볼 등의 연결접점을 위한 엔지니어링 볼을 그 칩이나 기판의 배열구조의 랜드상에 정밀하고도 고효율적으로 형성시키기 위한 방법과 그 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 관련되는 볼이 부착된 칩 또는 기판의 랜드의 배열구조를 도시한 평면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치의 구성을 도시한 개략단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법을 설명하기 위한 도 2의 회전테이블의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 장치상으로의 칩이나 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 구성의 일예를 도시한 개략단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치의 특징 구성을 설명하기 위한 개략단면도,
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치의 특징 구성을 설명하기 위한 개략단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1: 칩 또는 기판 2: 로케이션홀
3: 볼융착랜드 3a: 제1세트 볼융착랜드
3b: 제2세트 볼융착랜드 5: 볼
50,80,90: 로타리형 엔지니어링볼의 직접 부착장치
51: 분사탱크 52: 오리피스 그리드
53: 진동판 54: 진동장치
60: 회전테이블 61: 히터
62: 지지 및 접점롤러 63: 케이싱
64: 불활성가스공급장치 65: 회전수단
66: 요홈 67: 로딩 및 언로딩 장치
70: 영상취득수단 71: A/D컨버터
72: 컴퓨터(주제어부) 73: 진동장치 제어부
81: 분사탱크 진동장치 91: 오리피스 핀
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법은, 용융금속을 분사탱크로부터 다수의 배열구조의 오리피스를 통해 액적을 진동장치 및 진동판의 진동에 의해 파쇄시켜 칩이나 기판의 볼융착랜드상으로 유출,낙하시킴으로써 비지에이/시에스피 패키지(Ball Grid Array/Chip Scaled Package)용 솔더볼(solder ball)과 같은 금속볼이나 세라믹 볼 등의 연결접점을 위한 엔지니어링 볼을 그 칩이나 기판의 배열구조의 랜드상에 각각 형성시키기 위한 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법에 있어서: 볼융착랜드를 다수세트의 볼융착랜드로 분할시키고, 다수의 분사탱크중 하나로부터 다수세트의 볼융착랜드중 한 세트의 볼융착랜드에 각각 대응되는 다수의 액적을 낙하시켜 융착시키며, 적어도 표면을 응고시켜 볼을 형성한 다음, 다음 세트의 볼융착랜드에 액적을 낙하시키기 위한 위치로 이송시키고, 칩 또는 기판(1)이 로딩된 때에 회전테이블(60)에 장착된 히터(61)와 같은 가열수단에 의해 그 칩 또는 기판(1)에의 액적의 부착력을 증대시도록 열을 가하여 액적을 낙하시키며, 액적이 낙하,부착되는 때에 불활성가스공급장치(64)로부터 불활성가스를 공급하여 냉각,응고시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 볼융착랜드에 분사탱크로부터 각각 대응되는 다수의 액적을 낙하시킨 후, 낙하되어 부착된 볼과 볼융착랜드의 영상을 영상취득수단에 의해 취득하고, 그 취득된 볼과 랜드의 영상으로부터 컴퓨터(주제어부)에 의해 볼의 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터를 획득하여 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등이 기준값범위에 속하도록 진동장치 제어부를 개재하여 진동판의 주파수, 진폭, 파형모드 등을 제어하는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법을 제공한다. 이 경우, 볼융착랜드를 적어도 2세트이상의 볼융착랜드로 분할시켜 액적을 낙하,부착시키는 경우, 그 부착된 세트의 볼의 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터를 다음 세트의 볼부착에 적용하도록 볼과 볼융착랜드사이의 상대적 위치를 제어하기 위한 다음 세트의 이송위치로 변환한 후, 이송변위를 제어하며, 상기 볼의 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터에 의해 다음 세트의 진동장치 제어부를 개재하여 진동판의 주파수, 진폭, 파형모드 등을 제어하는 것이 바람직하다.
더욱, 본 발명은, 오리피스로부터 낙하하는 액적의 크기와 낙하방향을 일정하게 하도록 상기 분사탱크내의 용융금속속에서 진동하는 진동판의 주파수, 진폭, 파형모드 등과 상관관계로 분사탱크 그 자체를 분사탱크 진동장치에 의해 진동시키는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법을 제공한다.
또, 본 발명은, 액적을 오리피스로부터 용이하고도 일정한 위치 및 방향으로 낙하시킬 수도 있도록 분사탱크 및 오리피스와 회전테이블 내지 칩 또는 기판의 볼융착랜드에 서로 반대의 전위를 인가하는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 용융금속을 분사탱크로부터 다수의 배열구조의 오리피스를 통해 액적을 진동장치 및 진동판의 진동에 의해 파쇄시켜 칩이나 기판의 볼융착랜드상으로 유출,낙하시킴으로써 비지에이/시에스피 패키지용 솔더볼과 같은 금속볼이나 세라믹 볼 등의 연결접점을 위한 엔지니어링 볼을 그 칩이나 기판의 배열구조의 볼융착랜드상에 각각 형성시키기 위한 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치에 있어서: 각각의 칩 또는 기판의 배열구조의 볼융착랜드들이 각각 배열구조의 오리피스의 각각에 대응하게 그 오리피스 아래의 액적낙하위치로 회전하도록 다수의 칩 또는 기판이 로딩되는 회전테이블과, 그 회전테이블의 각위치를 정밀하게 제어하여 회전시키기 위한 펄스모터와 같은 회전수단과, 칩 또는 기판이 로딩된 때에 그 칩 또는 기판에 낙하되는 액적의 볼융착랜드에의 부착력을 증대시키도록 열을 가하기 위해 회전테이블에 내장된 히터와 같은 가열수단과, 액적이 낙하,부착되는 때에 불활성가스를 공급하여 낙하되어 부착되는 액적을 냉각,응고시키는 불활성가스공급장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치(20)의 구성이 개략단면도 및 블록도로서 도시되고, 도 3에는 회전테이블(60)의 평면도가 도시된다.
먼저, 도 1에서 본 발명의 일실시예에 따라서는 볼융착랜드(3)가 다수세트의 볼융착랜드(3a,3b…)로 분할된다. 바람직한 볼(5)의 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등이 얻어질 수 있는 형태로 분할한다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명에서도, 종래와 같이 분사탱크(51)내의 용융금속은, 용융금속공급관(13), 온도감지센서(14), 레벨센서 내지는 압력센서(15),유량제어수단(13'), 히터(51') 등에 의해 일정한 온도, 압력, 유동성 등이 안정된 유체의 상태로 유지되는 것이 동일하고도 균일한 액적을 형성시키기 위하여 요구된다. 또한, 진동장치(54)는, 기본적으로 피에조진동소자와 같은 종래의 진동장치가 채용되며, 분사탱크(51) 및 오리피스(52')는, 상기 진동장치(54)에 의해 진동판(53)이 하강운동하는 때에 분사탱크(51)의 오리피스(52')로부터 유출되게 되고, 상승운동시에 유출되는 용융금속이 오리피스(52')로부터 이탈하여 액적을 형성, 낙하하도록 구성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 로타리형 엔지니어링볼의 직접 부착장치(50)의 분사탱크(51)의 오리피스(52')는 다수의 배열구조로 형성되며, 칩 또는 기판(1)의 배열구조의 볼융착랜드(3)와 대응되게 형성된다. 또한, 그 오리피스(52')들은 다른 배열구조의 칩 또는 기판(1)을 위해 분사탱크(51)와 분리,조립할 수 있도록 오리피스 그리드(52)에 형성될 수도 있으며, 나아가, 도 1에서와 같이 볼융착랜드(3)를 다수세트의 볼융착랜드(3a,3b…)로 분할시켜 볼(5)을 형성시키기 위해서는 다수의 분사탱크(51)를 포함하여 구성되고, 그 각각이 다수세트의 볼융착랜드(3a,3b…)중 한 세트의 볼융착랜드(3a,3b…)에 각각 대응되는 오리피스(52')들이 형성된다.
또, 그 로타리형 엔지니어링볼의 직접 부착장치(50)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 회전테이블(60) 및 그 회전테이블(60)의 회전수단(65)을 구비하며, 회전테이블(60)에는 칩 또는 기판(1)의 위치를 설정하는 수단이 종래의 기술에 따라 설치된다. 예로서 칩 또는 기판(1)에 로케이션홀(2)이 형성된 때에는 이에 삽입되어 정밀하게 위치를 설정하기 위한 로케이션핀이 설치될 수 있으며,로케이션홀(2)과 로케이션핀이외에 로케이션블럭이 설치될 수도 있다.
상기 회전테이블(60)은, 그 회전테이블(60)상에 배치된 칩 또는 기판(1)의 볼융착랜드(3)들이 각각 배열구조의 오리피스(52')의 각각에 대응하여 그 오리피스(52') 아래의 액적낙하위치로 회전하도록 그 회전테이블(60)의 각위치를 정밀하게 제어하여 회전시키기 위한 펄스모터와 같은 회전수단(65)을 구비한다. 또, 그 회전테이블(60)은, 도 3에서와 같이 원주상의 등간격의 각위치로 분할하여 다수의 스테이션이 형성된다. 그 다수의 스테이션은, 로딩 스테이션, 제1세트 액적낙하스테이션, 제1세트 영상취득스테이션, 제2세트 액적낙하스테이션, … 언로딩 스테이션 등으로 구성될 수 있다.
또, 각 액적낙하스테이션에는 분사탱크(51)를 구비하며, 영상취득 스테이션에는 액적이 낙하되어 형성되는 볼(5)의 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등을 제어하기 위하여 볼(5)과 볼융착랜드(3)의 영상을 취득하기 위한 영상취득수단(70)을 구비한다. 또한, 그 영상취득수단(70)으로부터 취득된 볼과 랜드의 영상으로부터 볼의 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터를 획득하여 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등이 기준값범위에 속하도록 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등을 제어하기 위한 진동장치 제어부(73)와 컴퓨터(주제어부)(72)가 설치될 수 있다.
또, 로딩 스테이션 및 언로딩 스테이션에는 상기 칩 또는 기판(1)을 파지하여 회전테이블(60)상의 정밀위치에 로딩시키고, 언로딩시키기 위한 로딩 및 언로딩 장치(67)가 도 4에 도시된 바와 같이 설치된다. 그 로딩 및 언로딩 장치(67)는, 종래의 기술에 따라 여러가지로 구성될 수 있는 것으로, 도 4에서는 파지형태의 것이 도시되며, 로케이션홀(2) 및 로케이션홀을 이용하여 위치설정되는 때 그 삽입되는 로케이션핀이 고정형인 때에는 로딩 및 언로딩 장치(67)는, 파지부분이 로케이션핀을 로케이션홀(2)이 이탈할 수 있을 정도의 거리만큼 승강작동되고, 또한, 회전테이블(60)로부터 벗어나는 위치까지 왕복이동가능하게 구성된다. 또한, 이러한 구조의 로딩 및 언로딩 장치(67)를 위해서는 회전테이블(60)에 요홈(66)이 형성된다.
또, 본 발명의 일실시예에 따른 로타리형 엔지니어링볼의 직접 부착장치(50)에는, 칩 또는 기판(1)이 로딩된 때에 그 칩 또는 기판(1)에 낙하되는 액적의 볼융착랜드(3)에의 부착력을 증대시키도록 열을 가하기 위해 회전테이블(60)에 히터(61)와 같은 가열수단이 설치될 수 있으며, 그 가열수단이 회전테이블(60)에 내장된 때에는 전기적 접속을 위한 지지 및 접점롤러(62)가 설치될 수 있다.
또한, 그 로타리형 엔지니어링볼의 직접 부착장치(50)에는, 액적이 오리피스(52')로부터 낙하하여 볼융착랜드(3)에 부착되는 때에 낙하되어 부착되는 액적을 냉각,응고시키고, 산소와의 접촉을 방지시키도록 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급장치(64)가 설치될 수 있으며, 이러한 분위기를 위해 칩 또는 기판(1)의 로딩 및 언로딩 스테이션만을 제외한 부분에서 케이싱(63)으로 밀폐시켜 구성될 수 있다.
도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔지니어링볼의 직접 부착장치(80)의 분사탱크(51)의 특징 구성이 개략단면도로서 도시된다. 이 분사탱크(51)에는 분사탱크(51) 그 자체를 진동시키는 분사탱크 진동장치(81)가 설치된다. 이러한 분사탱크 진동장치(81)는, 오리피스(52')로부터 낙하하는 액적의 크기와 낙하방향을 일정하게 하도록 상기 분사탱크(51)내의 용융금속속에서 진동하는 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등과 일정한 관계로 제어되며, 이러한 관계는 대체로 액적의 크기에 의해 결정된다.
또, 도 6에 도시된 본 발명의 또다른 실시예에 따른 엔지니어링볼의 직접 부착장치(90)는, 진동판(53)과 함께 각 오리피스(52')에 대응되게 진동하는 다수의 오리피스 핀(91)을 포함하여 구성된다.
또한, 액적을 오리피스(52')로부터 용이하고도 일정한 위치 및 방향으로 낙하시킬 수도 있도록 분사탱크(51) 및 오리피스(52')와 회전테이블(60) 내지 칩 또는 기판(1)의 볼융착랜드(3)에 서로 반대의 전위를 인가하는 전위인가수단(68)을 포함하여 구성될 수도 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 고정밀도 및 고수율의 엔지니어링 볼의 제조장치의 작동 내지 작용은, 본 발명의 제조방법과 함께 설명하면, 다음과 같다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명에서도, 종래와 같이 분사탱크(51)내의 용융금속은 온도감지센서, 레벨센서 내지는 압력센서, 유량제어수단, 히터 등에 의해 일정한 온도, 압력, 유동성 등이 안정된 유체의 상태로 유지되는 것이 동일하고도 균일한 액적을 형성시키기 위하여 요구된다. 또한, 진동장치(54)는, 기본적으로 피에조진동소자와 같은 종래의 진동장치가 채용되며, 그 진동장치(54)에 의해 진동판(53)이 하강운동하는 때에 분사탱크(51)의 오리피스(52')로부터 유출되게 되고, 상승운동시에 유출되는 용융금속이 오리피스(52')로부터 이탈하여 액적을 형성, 낙하하게 된다.
도 2 및 도 3의 회전테이블(60)의 로딩 스테이션(SL)에 로딩 및 언로딩 장치(67)에 의해 칩 또는 기판(1)을 정밀위치에 로딩시키고, 회전테이블(60)을 회전수단(65)에 의해 정밀한 각변위만큼 회전시켜 로딩된 칩 또는 기판(1)을 제1세트 액적낙하스테이션으로 이송시킨다. 이때, 히터(61)와 같은 가열수단에 의해 그 칩 또는 기판(1)이 예열되어 액적의 부착력을 증대시게 된다. 히터(1)가 아닌 불활성가스의 열풍에 의해서도 가능하다.
그 제1세트 액적낙하 스테이션(S11)에서는 상부에 설치된 분사탱크(51)의 진동장치(54)가 하부로 진동하여 진동판(53)에 의해 오리피스(52')로부터 액적이 형성되어 낙하하게 되며, 이에 따라 분할된 다수세트의 볼융착랜드(3a,3b…)중 해당하는 한 세트의 볼융착랜드(3a,3b…)에 액적이 낙하하여 부착되게 된다. 이때, 불활성가스공급장치(64)로부터 불활성가스를 공급하여 액적과 볼(5)을 냉각,응고시킨다.
그 뒤, 회전테이블(60)을 한 스테이션만큼 회전시켜 한 세트의 볼(5)이 부착된 칩 또는 기판(1)을 제1세트 영상취득 스테이션(S12)으로 이송시키며, 이 제1세트 영상취득 스테이션에서는 볼(5)과 볼융착랜드(3)의 영상을 영상취득수단(70)에 의해 취득한다. 이와 같이 취득된 볼과 랜드의 영상신호 내지 데이터는 직접 또는 A/D컨버터(71)를 개재하여 컴퓨터(72)로 입력되어 볼의 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터가 추출되게 된다. 이러한 과정은 이미 알려진 데이터 어퀴지션 시스템과 같은 소프트웨어가 이용될 수 있다. 이와 같이 얻어진 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터는 기준값범위에 속하는지 비교하여 기준값범위로부터 벗어난 정도에 관계되는 함수로 진동장치 제어부(73)를 개재하여 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등을 제어한다.
이와 같이 이미 볼(5)이 형성된 제1세트 볼융착랜드(3a)의 데이터는, 다음의 칩 또는 기판(1)의 제1세트 볼융착랜드(3a)상에의 액적 낙하를 위한 제1세트액적낙하 스테이션(S11)의 진동장치(54)의 제어를 위해 이용될 수도 있고, 또한, 제2세트 볼융착랜드(3b)상에의 볼부착에 적용할 수도 있다. 이를 위해서는 볼(5)과 볼융착랜드(3)사이의 상대적 위치를 제어하기 위한 다음 세트의 이송위치로 변환하는 것이 필요하며, 변환된 값에 기초하여 회전테이블(60)의 이송변위를 제어할 수도 있으며, 이송변위를 제어함이 없이 제2세트 액적낙하 스테이션(S21)용 진동장치 제어부(73)를 개재하여 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등을 제어하는 것도 가능하다.
이와 같이 영상을 취득하여 처리한 다음, 회전테이블(60)을 한 스테이션만큼 회전시켜 다음 세트의 볼(5)을 부착시키기 위한 제2세트 액적낙하 스테이션(S21)으로 이송시키며, 이 제2세트 액적낙하 스테이션(S21) 이후에는 위의 과정이 되풀이된다.
이와 같이 하여 모든 볼융착랜드(3a,3b…)에 볼(5)이 형성된 때에는, 언로딘 스테이션(SU)에서 로딩 및 언로딩 장치(67)에 의해 칩 또는 기판(1)이 언로딩되게 된다.
상술한 본 발명의 실시예에서는 회전테이블(60)이 채용되고 있지만, 본 발명은, 회전테이블(60)이 아닌 직선상 컨베이어와 같은 이송수단에도 적용될 수 있다.
또한, 분사탱크 진동장치(81)를 채용한 경우, 상기 분사탱크(51)내의 용융금속속에서 진동하는 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등과 일정한 관계로 분사탱크(51) 그 자체를 진동시킬 수 있어, 분사탱크(51)내의 용융금속의 온도, 압력 등에 의한 영향과 용융금속과 오리피스(52')의 재질사이의 부착력의 영향을 최소화할 수 있기 때문에 오리피스(52')로부터 낙하하는 액적의 크기와 낙하위치가 더욱 정밀하고도 일정하게 이루어질 수 있게 된다.
또, 각 오리피스(52')에 대응되게 진동판(53)과 함께 진동하는 다수의 오리피스 핀(91)을 포함하여 구성되는 경우에도, 오리피스 핀(91)에 의해 더욱 근접하여 오리피스(52')에서의 액적의 낙하, 형성에 작용하게 되어 분사탱크(51)내의 용융금속의 온도, 압력 등에 의한 영향과 용융금속과 오리피스(52')의 재질사이의 부착력의 영향을 최소화할 수 있게 되고, 액적의 크기와 낙하위치가 더욱 정밀하고도 일정하게 이루어질 수 있게 된다.
또한, 도 2에서와 같이 전위인가수단(68)에 의해 분사탱크(51) 내지 오리피스(52')와 회전테이블(60) 내지 칩 또는 기판(1)의 볼융착랜드(3)에 서로 반대의 전위가 인가되어, 낙하하는 액적에는 분사탱크(51) 내지 오리피스(52')와 그 내부의 용융금속과 반발력이 작용하게 되고, 아래의 칩 또는 기판(1)에는 전기적 인력이 작용하게 되어 액적의 크기와 낙하위치가 더욱 정밀하고도 일정하게 이루어질 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법과 그 장치의 구성과 작용에 의하면, 분할 볼형성방법, 영상에 의한 제어방법, 분사탱크 진동장치(81), 오리피스 핀(91), 전위인가 등에 의해 엔지니어링 볼의 낙하 위치, 크기, 구형도 및 표면조도 등을 정밀하게 제어하여 직접 볼융착랜드(3)상에 형성시킬 수 있어 비지에이/시에스피 패키지용 솔더볼과 같은 금속볼이나 세라믹 볼 등의 엔지니어링 볼을 그 칩이나 기판의 배열구조의 랜드상에 정밀하고도 고효율적으로 직접 형성시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 용융금속을 분사탱크(51)로부터 다수의 배열구조의 오리피스(52')를 통해 액적을 진동장치(54) 및 진동판(53)의 진동에 의해 파쇄시켜 칩이나 기판의 배열구조의 볼융착랜드(3)상으로 유출,낙하시킴으로써 비지에이/시에스피 패키지(Ball Grid Array/Chip Scaled Package)용 솔더볼(solder ball)과 같은 금속볼이나 세라믹 볼 등의 연결접점을 위한 엔지니어링 볼을 그 칩이나 기판의 배열구조의 볼융착랜드(3)상에 각각 형성시키기 위한 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법에 있어서:
    볼융착랜드(3)를 다수세트의 볼융착랜드(3a,3b…)로 분할시키고, 다수의 분사탱크(51)중 하나로부터 다수세트의 볼융착랜드(3a,3b…)중 한 세트의 볼융착랜드(3a,3b…)에 각각 대응되는 다수의 액적을 낙하시켜 융착시키며, 적어도 표면을 응고시켜 볼을 형성한 다음, 다음 세트의 볼융착랜드(3a,3b…)에 액적을 낙하시키기 위한 위치로 회전테이블(60)을 이용하여 이송시키고, 칩 또는 기판(1)이 로딩된 때에 회전테이블(60)에 장착된 히터(61)와 같은 가열수단에 의해 그 칩 또는 기판(1)에의 액적의 부착력을 증대시도록 열을 가하여 액적을 낙하시키며, 액적이 낙하,부착되는 때에 불활성가스공급장치(64)로부터 불활성가스를 공급하여 냉각,응고시키는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 볼융착랜드(3)에 분사탱크(51)로부터 각각 대응되는 다수의 액적을 낙하시킨 후, 낙하되어 부착된 볼(5)과 볼융착랜드(3)의 영상을 영상취득수단(70)에 의해 취득하고, 그 취득된 볼과 랜드의 영상으로부터 컴퓨터(주제어부)(72)에 의해 볼의 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터를 획득하여 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등이 기준값범위에 속하도록 진동장치 제어부(73)를 개재하여 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등을 제어하며, 볼융착랜드(3)를 적어도 2세트이상의 볼융착랜드(3a,3b…)로 분할시켜 액적을 낙하,부착시키는 경우, 그 부착된 세트의 볼의 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터를 다음 세트의 볼부착에 적용하도록 볼(5)과 볼융착랜드(3)사이의 상대적 위치를 제어하기 위한 다음 세트의 이송위치로 변환한 후, 이송변위를 제어하며, 상기 볼의 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터에 의해 다음 세트의 진동장치 제어부(73)를 개재하여 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등을 제어하며, 액적을 오리피스(52')로부터 용이하고도 일정한 위치 및 방향으로 낙하시킬 수도 있도록 분사탱크(51) 및 오리피스(52')와 회전테이블(60) 내지 칩 또는 기판(1)의 볼융착랜드(3)에 서로 반대의 전위를 인가하는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 오리피스(52')로부터 낙하하는 액적의 크기와 낙하방향을 일정하게 하도록 상기 분사탱크(51)내의 용융금속속에서 진동하는 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등과 상관관계로 분사탱크(51) 그 자체를 분사탱크 진동장치(81)에 의해 진동시키며, 액적을 오리피스(52')로부터 용이하고도 일정한 위치 및 방향으로 낙하시킬 수도 있도록 분사탱크(51) 및 오리피스(52')와 회전테이블(60) 내지 칩 또는 기판(1)의 볼융착랜드(3)에 서로 반대의 전위를 인가하는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착방법.
  6. 삭제
  7. 용융금속을 분사탱크(51)로부터 다수의 배열구조의 오리피스(52')를 통해 액적을 진동장치(54) 및 진동판(53)의 진동에 의해 파쇄시켜 칩이나 기판의 배열구조의 볼융착랜드(3)상으로 유출,낙하시킴으로써 비지에이/시에스피 패키지(Ball Grid Array/Chip Scaled Package)용 솔더볼(solder ball)과 같은 금속볼이나 세라믹 볼 등의 연결접점을 위한 엔지니어링 볼을 그 칩이나 기판의 배열구조의 볼융착랜드(3)상에 각각 형성시키기 위한 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치에 있어서:
    각각의 칩 또는 기판(1)의 배열구조의 볼융착랜드(3)들이 각각 배열구조의 오리피스(52')의 각각에 대응하게 그 오리피스(52') 아래의 액적낙하위치로 회전하도록 다수의 칩 또는 기판(1)이 로딩되는 회전테이블(60)과, 그 회전테이블(60)의 각위치를 정밀하게 제어하여 회전시키기 위한 펄스모터와 같은 회전수단(65)과, 칩 또는 기판(1)이 로딩된 때에 그 칩 또는 기판(1)에 낙하되는 액적의 볼융착랜드(3)에의 부착력을 증대시키도록 열을 가하기 위해 회전테이블(60)에 내장된 히터(61)와 같은 가열수단과, 액적이 낙하,부착되는 때에 불활성가스를 공급하여 낙하되어 부착되는 액적을 냉각,응고시키는 불활성가스공급장치(64)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 칩 또는 기판(1)을 파지하여 회전테이블(60)상의 정밀위치에 로딩시키고, 언로딩시키기 위한 로딩 및 언로딩 장치(67)를 구비하며, 회전테이블(60)을 원주상의 등간격의 각위치로 분할하여 다수의 스테이션을 형성하고, 액적낙하스테이션에서 볼융착랜드(3)에 분사탱크(51)로부터 각각 대응되는 다수의 액적을 낙하시킨 후, 낙하되어 부착된 볼(5)과 볼융착랜드(3)의 영상을 영상취득 스테이션에서 취득하기 위한 영상취득수단(70)을 지니며, 그 취득된 볼과 랜드의 영상으로부터 볼의 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등의 데이터를 획득하여 위치, 사이즈, 구형도, 표면조도 등이 기준값범위에 속하도록 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등을 제어하도록 진동장치 제어부(73)와 컴퓨터(주제어부)(72)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치.
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서, 오리피스(52')로부터 낙하하는 액적의 크기와 낙하방향을 일정하게 하도록 상기 분사탱크(51)내의 용융금속속에서 진동하는 진동판(53)의 주파수, 진폭, 파형모드 등과 상관관계로 분사탱크(51) 그 자체를 진동시키는 분사탱크 진동장치(81)와, 상기 진동판(53)과 함께 각 오리피스(52')에 대응되게 진동하는 오리피스 핀(91)증 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접 부착장치.
KR10-2000-0032067A 2000-06-12 2000-06-12 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접부착방법과 그 장치 KR100376929B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0032067A KR100376929B1 (ko) 2000-06-12 2000-06-12 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접부착방법과 그 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0032067A KR100376929B1 (ko) 2000-06-12 2000-06-12 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접부착방법과 그 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010112698A KR20010112698A (ko) 2001-12-21
KR100376929B1 true KR100376929B1 (ko) 2003-03-26

Family

ID=19671676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0032067A KR100376929B1 (ko) 2000-06-12 2000-06-12 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접부착방법과 그 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100376929B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020065192A (ko) * 2001-02-06 2002-08-13 주식회사 디지털 피봇 액적 사이즈 제어방법 및 제어 시스템

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60240142A (ja) * 1984-05-14 1985-11-29 Fujitsu Ltd ハンダバンプ形成方法
JPH03241756A (ja) * 1990-02-20 1991-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路の実装装置および実装方法
US5560543A (en) * 1994-09-19 1996-10-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Heat-resistant broad-bandwidth liquid droplet generators
US5868305A (en) * 1995-09-25 1999-02-09 Mpm Corporation Jet soldering system and method
JPH1154656A (ja) * 1997-07-31 1999-02-26 Nec Corp 半田バンプ電極の製造方法及び半田バンプ電極
KR19990050845A (ko) * 1997-12-17 1999-07-05 윤종용 솔더볼어태칭장치 및 방법
US5988480A (en) * 1997-12-12 1999-11-23 Micron Technology, Inc. Continuous mode solder jet apparatus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60240142A (ja) * 1984-05-14 1985-11-29 Fujitsu Ltd ハンダバンプ形成方法
JPH03241756A (ja) * 1990-02-20 1991-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路の実装装置および実装方法
US5560543A (en) * 1994-09-19 1996-10-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Heat-resistant broad-bandwidth liquid droplet generators
US5868305A (en) * 1995-09-25 1999-02-09 Mpm Corporation Jet soldering system and method
JPH1154656A (ja) * 1997-07-31 1999-02-26 Nec Corp 半田バンプ電極の製造方法及び半田バンプ電極
US5988480A (en) * 1997-12-12 1999-11-23 Micron Technology, Inc. Continuous mode solder jet apparatus
KR19990050845A (ko) * 1997-12-17 1999-07-05 윤종용 솔더볼어태칭장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010112698A (ko) 2001-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5415679A (en) Methods and apparatus for forming microdroplets of liquids at elevated temperatures
Liu et al. High precision solder droplet printing technology and the state-of-the-art
KR100983253B1 (ko) 도전성 볼의 탑재 방법 및 탑재 장치
Hayes et al. Micro-jet printing of polymers and solder for electronics manufacturing
US5643353A (en) Controlling depoling and aging of piezoelectric transducers
US5829668A (en) Method for forming solder bumps on bond pads
US6427898B2 (en) Solder bump forming method and apparatus
US9609760B2 (en) Electronic component mounting method
US6845901B2 (en) Apparatus and method for depositing and reflowing solder paste on a microelectronic workpiece
CN103329644A (zh) 电子零件安装线及电子零件安装方法
CN103329645A (zh) 电子零件安装线及电子零件安装方法
KR100376929B1 (ko) 고효율적인 칩 또는 기판상에의 엔지니어링볼의 직접부착방법과 그 장치
US20200230953A1 (en) Jetting devices with acoustic transducers and methods of controlling same
US6484927B1 (en) Method and apparatus for balling and assembling ball grid array and chip scale array packages
JP3770496B2 (ja) 導電性ボールの搭載方法および搭載装置
Hayes et al. Development and application by ink-jet printing of advanced packaging materials
KR101036190B1 (ko) 솔더범프 형성방법
JP2000349416A (ja) 基板の加工方法
KR100865780B1 (ko) 플립칩 어셈블리의 제조방법
JP4457354B2 (ja) 導電性ボールの搭載装置及び導電性ボールの搭載装置に組み込まれる整列部材
JP4478954B2 (ja) 導電性ボールの搭載装置
Marusak Picoliter solder droplet dispensing
Nah et al. Injection of Molten Solder (IMS) technology for solder bumping on wafers, ceramic/organic/flexible substrates, and Si via filling from fine pitch to large pitch
KR100258382B1 (ko) 직경편차가 적고 진구도가 우수한 솔더볼의 제조방법 및 그 장치
KR20090112506A (ko) 잉크젯 방식에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프를형성하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080215

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee