KR100848887B1 - Method of surface treatment of metal mask and bumping method using it - Google Patents

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이창배
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Abstract

A method for surface treatment of a metal mask and a bumping method using the same are provided to improve fluidity of solder cream by forming a glass crystal coating layer on the metal mask surface. A metal mask(10) including a plurality of holes(11) is prepared. The prepared metal mask is cleaned by performing a cleaning process using isopropylene. A preprocess of the cleaned metal mask is performed by dipping the cleaned mask into a basic solution. The preprocessed metal mask is dried at the room temperature. The dried metal mask is coated with a coating solution including polysilazane. The coated metal mask is hardened and cleaned.

Description

메탈 마스크의 표면처리방법 및 이를 이용한 범핑 방법{Method of surface treatment of metal mask and bumping method using it}Method of surface treatment of metal mask and bumping method using it}

본 발명은 다수의 홀이 형성된 메탈 마스크를 폴리실라잔이 녹아있는 코팅 용액으로 딥 코팅 또는 스프레이 코팅 공정을 진행하여 메탈 마스크의 홀 내벽에 유리 결정질의 코팅막을 형성함으로써 상기 홀을 통한 솔더 크림의 유동성이 향상되어 솔더 범핑의 균일도가 향상됨에 따라 결합불량이 감소되어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 메탈 마스크의 표면처리방법 및 이를 이용한 범핑 방법에 관한 것이다.According to the present invention, the flow rate of the solder cream through the hole is formed by forming a glass crystalline coating film on the inner wall of the hole of the metal mask by performing a dip coating or spray coating process on the metal mask having a plurality of holes formed with a polysilazane-dissolved coating solution. The improvement relates to the uniformity of the solder bumps and to the bonding defects to reduce the surface treatment method and a bumping method using the metal mask that can improve the reliability.

일반적으로, 반도체 소자에서 외부 도선과 전극은 와이어 본딩(wire bonding)으로 접착된다. 그러나 와이어 본딩 기술은 최근의 IC(integrated circuit)칩과 박막 소자의 소형화에 성공적으로 적용되지 못하여 와이어리스 접착(wireless bonding) 공정이 사용되고 있으며, 와이어리스 접착 공정은 TAB(tape automated bonding) 공정과 플립 칩(flip chip) 공정이 주로 사용된다.In general, in the semiconductor device, the outer conductor and the electrode are bonded by wire bonding. However, wire bonding technology has not been successfully applied to the recent miniaturization of integrated circuit (IC) chips and thin film devices, and thus, a wireless bonding process is used, and the wireless bonding process is a tape automated bonding (TAB) process and a flip chip ( Flip chip process is mainly used.

TAB 공정은 폴리이미드 수지 테이프(polyimide resin tape) 위에 박 막(silver foil) 회로를 형성하고 TAB 회로의 도선을 범프(bump)로 불리우는 금속 돌출부를 통해 IC 칩의 전극으로 연결하는 것을 포함한다. 범프는 대개 LSI(large scale integrated) 칩의 전극에 도금으로 만들어지는 금 범프이며 도금된 금 범프의 경우 도금하기 전에 전극상에 장벽층(barrier layer)을 형성시킬 필요가 있고 범프를 만드는 공정이 복잡하다. 또한, 플립 칩 공정은 LSI 칩을 뒤집어 기판 위에 적절하게 위치시킨 후 접속하므로 실장의 고밀도화에 적합하다.The TAB process involves forming a silver foil circuit on a polyimide resin tape and connecting the leads of the TAB circuit to the electrodes of the IC chip through metal protrusions called bumps. Bumps are usually gold bumps that are made by plating the electrodes of a large scale integrated (LSI) chip. In the case of plated gold bumps, a barrier layer needs to be formed on the electrodes before plating and the process of making bumps is complicated. Do. In addition, the flip chip process is suitable for densification of mounting because the LSI chip is inverted, properly positioned on the substrate, and then connected.

최근, 기판제조기술이 수요자의 고집적, 초경박의 요구에 부응하여 급속히 발전함에 따라 이를 수용할 수 있는 새로운 패키징 기술을 개발하고 있으며, 이러한 패키징 기술 중의 하나가 기판의 본드 패드에 직접 금 또는 솔더 볼을 부착하는 범핑 기술(bumping technology)이다.Recently, as the substrate manufacturing technology rapidly develops in response to the demand of high density and ultrathin of the consumer, a new packaging technology is being developed, and one of these packaging technologies is directly connected to the bond pad of the substrate. It is a bumping technology for attaching.

이하, 관련도면을 참조하여 종래 기술에 의한 기판의 범핑 공정에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a bumping process of a substrate according to the prior art will be described in detail with reference to the related drawings.

도 1 내지 도 5는 종래 기술에 의한 기판의 범핑 공정을 도시한 공정 단면도이며, 도 6은 종래 기술에 의한 기판의 범핑 공정의 문제점을 도시한 공정 단면도이다.1 to 5 are process cross-sectional views showing a bumping process of a substrate according to the prior art, and FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating problems of the bumping process of a substrate according to the prior art.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 기판의 범핑 공정은 상부에 다수의 전극 패드(6)가 형성된 기판(w)을 기판 지지블록(1)에 진공으로 흡착하여 밀착시킨 다음, 도 2에 도시한 바와 같이, 프린팅 마스크(2)를 상기 기판(w) 표면에 밀착시킨다.First, as shown in FIG. 1, in the bumping process of a substrate according to the prior art, a substrate w having a plurality of electrode pads 6 formed thereon is adsorbed by vacuum to the substrate support block 1, and then closely adhered thereto. As shown in FIG. 2, the printing mask 2 is brought into close contact with the surface of the substrate w.

이어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 러버 스퀴저(Rubber Squeezer: R)를 이용하여 솔더 페이스트(P)를 프린팅 마스크(2)의 홀에 밀어 넣어 채운다. 이때, 상기 러버 스퀴저(R)는 프린팅 마스크(2) 표면을 기준으로 45°전방으로 기울인 상태로 동작시키는 것이 바람직하다.Subsequently, as shown in FIG. 3, the solder paste P is pushed into the hole of the printing mask 2 using a rubber squeezer R to fill. At this time, the rubber squeezer (R) is preferably operated in a state inclined 45 ° forward with respect to the surface of the printing mask (2).

상기 러버 스퀴저(R)를 프린팅 마스크(2)의 일단까지 동작시킨 후, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 프린팅 마스크(2)를 마스크 가이드 장치(4)를 이용하여 상부로 이동시켜 상기 기판(w)으로부터 분리시킴으로써 상기 기판(w)의 전극 패드(6)에 솔더 볼(5)을 형성한다. 이때, 상기 마스크 가이드 장치(4)는 프린팅 마스크(2)를 수직방향으로 들어 올리도록 함으로써 상기 홀(3)에 삽입된 솔더 페이스트(P)에 간섭을 주지 않도록 하기 위한 것이다. 이와 같은 마스크 가이드 장치(4)는 프린팅 마스크(2)의 양측면을 수평으로 지지하면서 수직방향으로 안내할 수 있는 가이드 바를 통해 구현할 수 있다.After operating the rubber squeezer R to one end of the printing mask 2, as shown in FIG. 4, the printing mask 2 is moved upward by using a mask guide device 4 to the substrate The solder ball 5 is formed in the electrode pad 6 of the said board | substrate w by isolate | separating from (w). In this case, the mask guide device 4 is intended to prevent the interference of the solder paste P inserted into the hole 3 by lifting the printing mask 2 in the vertical direction. Such a mask guide device 4 may be implemented through a guide bar capable of guiding in the vertical direction while supporting both sides of the printing mask 2 horizontally.

그런 다음, 상기 기판(w)을 로(furnace)에서 5분 정도 리플로(reflow)시켜 도 5에 도시한 바와 같이 상기 솔더 볼(5)을 전극 패드(6)에 멜팅(melting)시킨 후, 기판(w) 표면을 클리닝하여 공정을 완료함으로써 상기 전극 패드(6)에 구형상의 솔더 볼(5)을 형성한다.Then, the substrate w is reflowed in a furnace for about 5 minutes to melt the solder balls 5 to the electrode pads 6 as shown in FIG. 5. A spherical solder ball 5 is formed on the electrode pad 6 by cleaning the surface of the substrate w to complete the process.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 기판의 범핑 공정은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the bumping process of the substrate according to the prior art as described above has the following problems.

종래 기술에 의한 기판의 범핑 공정은 도 6과 같이, 상기 전극 패드(6)가 매우 미세한 패턴으로 형성되어 상기 프린팅 마스크(2)의 홀(3)이 150㎛ 이하의 미세한 크기를 갖는 경우, 상기 러버 스퀴저(R)를 이용하여 솔더 페이스트(P)를 프린팅 마스크(2)의 홀(3)을 통해 상기 전극 패드(6)으로 밀어낸 후 상기 프린팅 마스크(2)를 분리시킬 때 상기 솔더 페이스트(P)가 상기 프린팅 마스크(2)의 홀(3)을 통화하지 못하고 도시한 "a"와 같이 상기 홀(3)에 남아 있게 되어 도시한 "b"와 같이 상기 전극 패드(6)에 위치하지 않고 상기 홀(3)에 그대로 남아 있게 되어 솔더 볼(5)이 형성되지 않음으로써 상기 기판(w) 상에 장착될 전자부품(미도시함)이 상기 기판(w)과 전기적으로 연결되지 않게 됨으로써 불량이 발생하는 문제점이 있었다.In the bumping process of the substrate according to the prior art, as shown in FIG. 6, when the electrode pad 6 is formed in a very fine pattern so that the hole 3 of the printing mask 2 has a fine size of 150 μm or less, The solder paste P is pushed into the electrode pad 6 through the hole 3 of the printing mask 2 by using a rubber squeezer R, and then the solder paste when the printing mask 2 is separated. (P) does not communicate with the hole 3 of the printing mask 2 and remains in the hole 3 as shown in "a" and is located in the electrode pad 6 as shown in "b". And the solder ball 5 is not formed so that the electronic component (not shown) to be mounted on the substrate w is not electrically connected to the substrate w. As a result, there was a problem that a defect occurred.

또한, 도시한 "c"와 같이 상기 솔더 페이스트(P)가 상기 홀(3)을 모두 통과하지 못하고 홀(3)의 일측면에 잔류하게 되어 이와 대응되는 상기 기판(w)의 전극 패드(6)에 모두 안착되지 못하고 "e"와 같이 이웃하는 전극 패드(6)에 안착된 솔더 볼(5)로 이동하게 됨에 따라 상기 솔더 페이스트(P)가 잔류된 홀(3)과 대응되는 전극 패드(6)에 솔더 볼(5)이 형성되지 않고 솔더 볼(5)의 높이가 일정하게 형성되지 않게 됨으로써 쇼트 등의 불량이 발생하는 문제점이 있었다.In addition, the solder paste P may not pass through all of the holes 3 and remains on one side of the hole 3, as shown in FIG. 3, thereby corresponding to the electrode pad 6 of the substrate w. ) And the electrode pads corresponding to the holes 3 in which the solder paste P remains as the solder paste P is moved to the solder balls 5 seated on the neighboring electrode pads 6 such as "e". 6) the solder ball 5 is not formed and the height of the solder ball 5 is not formed uniformly, there is a problem that a defect such as a short occurs.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 다수의 홀이 형성된 솔더 범핑용 메탈 마스크를 폴리실라잔이 녹아있는 코팅 용액으로 딥 코팅 또는 스프레이 코팅 공정을 진행하여 메탈 마스크의 표면에 유리 결정질의 코팅막을 형성함으로써 상기 홀을 통한 솔더 크림의 유동성이 향상되어 솔더 볼의 빠짐성이 향상됨에 따라 결합불량이 감소되어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 메탈 마스크의 표면처리방법 및 이를 이용한 범핑 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, a plurality of hole-forming solder mask metal mask is a coating solution in which polysilazane is dissolved in a dip coating or spray coating process of the glass crystalline coating film on the surface of the metal mask To provide a surface treatment method and a bumping method using the metal mask that can improve the reliability by improving the fluidity of the solder cream through the hole to improve the omission of the solder ball by forming a to improve the reliability There is this.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면처리방법은, 다수의 홀이 형성된 메탈 마스크를 준비하는 단계; 상기 준비된 메탈 마스크를 세척하는 단계; 상기 세척이 완료된 메탈 마스크를 염기성 용액에 담가 전처리하는 단계; 상기 전처리된 메탈 마스크를 상온에서 건조시킨 후 폴리실라잔이 혼합된 코팅 용액을 이용하여 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 메탈 마스크를 경화 및 세척하는 단계;를 포함하여 메탈 마스크 표면 및 홀 내측면에 매끄러운 코팅막을 형성함으로써 솔더 페이스트의 이동성을 증가시켜 솔더 페이스트가 홀에 걸림현상을 방지함에 따라 솔더 볼의 높이 또는 접속 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.Surface treatment method of a metal mask according to the present invention for achieving the above object, the method comprising the steps of preparing a metal mask having a plurality of holes; Washing the prepared metal mask; Pre-treating the washed metal mask in a basic solution; Drying the pretreated metal mask at room temperature and then coating it using a coating solution mixed with polysilazane; And hardening and washing the coated metal mask, thereby forming a smooth coating layer on the metal mask surface and the inner surface of the hole, thereby increasing the mobility of the solder paste to prevent the solder paste from jamming in the hole. There is an effect that can prevent the height or poor connection.

이때, 상기 세척 공정은 이소프로필렌을 이용하고, 상기 전처리 공정은 0.1몰 내지 5몰의 염기성 용액을 1분 내지 5분 동안 진행하며 상기 염기성 용액은 KOH 또는 NaOH를 사용하는 것을 특징으로 한다.At this time, the washing process is using isopropylene, the pretreatment process is 0.1 to 5 moles of a basic solution for 1 to 5 minutes and the basic solution is characterized in that using KOH or NaOH.

또한, 상기 코팅 공정은 자일렌에 0.1% 내지 2%의 폴리실라잔이 녹아있는 코 팅 용액을 사용하며, 상기 코팅 공정은 딥 코팅 또는 스프레이 코팅 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 코팅 공정은 1분 내지 5분 동안 진행하고, 상기 경화 공정은 메탈 마스크를 150℃ 내지 250℃ 범위의 온도에서 30분 내지 1시간 동안 진행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the coating process uses a coating solution in which 0.1% to 2% of polysilazane is dissolved in xylene, and the coating process is characterized by using a dip coating or a spray coating method. In particular, the coating process is performed for 1 minute to 5 minutes, the curing process is characterized in that the metal mask proceeds for 30 minutes to 1 hour at a temperature in the range of 150 ℃ to 250 ℃.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메탈 마스크를 이용한 기판의 범핑 방법은, 상기 메탈 마스크의 표면처리방법에 의해 제작된 메탈 마스크를 기판 상에 안착시키는 단계; 상기 메탈 마스크의 일측 상단에 솔더 페이스트를 도포하는 단계; 상기 도포된 솔더 페이스트를 러버 스퀴저를 통해 타측 상단으로 이동시키며 상기 메탈 마스크의 홀 내부로 솔더 페이스트를 주입하는 단계; 상기 메탈 마스크를 상기 기판의 상방향으로 이동시켜 기판 상부에 형성된 전극 패드에 솔더 볼을 형성하는 단계; 및 상기 솔더 볼이 형성된 기판을 가열하여 상기 솔더 볼을 멜팅시키는 단계;를 포함하여 기판 상의 전극 패드에 솔더 볼을 형성한다.On the other hand, the bumping method of the substrate using a metal mask according to the present invention for achieving the above object, the step of mounting a metal mask produced by the surface treatment method of the metal mask on the substrate; Applying a solder paste on one side of the metal mask; Injecting solder paste into the hole of the metal mask by moving the applied solder paste to the other end through a rubber squeezer; Moving the metal mask upwardly of the substrate to form solder balls on electrode pads formed on the substrate; And melting the solder ball by heating the substrate on which the solder ball is formed, thereby forming solder balls on the electrode pads on the substrate.

본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면처리방법 및 이를 이용한 범핑 방법은, 메탈 마스크 표면에 얇은 두께의 유리 결정질의 코팅막을 형성함으로써 솔더 페이스트가 메탈 마스크의 홀 통과시 이의 유동성을 향상시킴으로써 솔더 볼의 불량을 줄이게 됨에 따라 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a metal mask surface treatment method and a bumping method using the same include forming a thin glass crystalline coating on the surface of the metal mask, thereby improving solder fluid defects when the solder paste passes through the metal mask. As it decreases, there is an effect to improve the reliability.

본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면처리방법 및 이를 이용한 범핑 방법에 대한 구체적인 제조방법 및 그 효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.Details of the method for producing the metal mask surface treatment method and the bumping method using the same according to the present invention and the effects thereof will be clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.

메탈 마스크의 표면처리방법Surface treatment method of metal mask

이하, 관련도면을 참조하여 본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면처리방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the surface treatment method of the metal mask according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면처리방법을 도시한 공정 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면에 형성된 코팅막의 결정 구조이며, 도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면에 형성된 코팅막의 접촉각 및 원소량을 나타낸 실험데이터이다.7 and 8 are cross-sectional views showing a method for treating a surface of a metal mask according to the present invention, FIG. 9 is a crystal structure of a coating film formed on the surface of the metal mask according to the present invention, and FIGS. 10 to 12 show the present invention. Experimental data showing the contact angle and the amount of elements of the coating film formed on the surface of the metal mask according to.

우선, 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면처리방법은, 다수의 홀(11)이 형성된 메탈 마스크(10)을 준비한다. 이때, 상기 메탈 마스크에 형성된 다수의 홀(11)은 일렉트로 포밍(electro-forming) 또는 레이저 가공방식을 사용하여 형성되며 상기 홀(11)은 그 직경이 150㎛ 보다 작은 매우 미세한 크기를 갖는다.First, as shown in FIG. 7, in the method for surface treatment of a metal mask according to the present invention, a metal mask 10 having a plurality of holes 11 is prepared. In this case, the plurality of holes 11 formed in the metal mask are formed using an electro-forming or laser processing method, and the holes 11 have a very fine size whose diameter is smaller than 150 μm.

그런 다음, 상기 준비된 메탈 마스크(10)에 세척 공정을 진행하여 세척한다. 이때, 상기 세척 공정은 이소프로필렌(Isobutylene: a)을 이용하여 진행하는 것이 바람직하다.Then, a washing process is performed to the prepared metal mask 10 to be washed. At this time, the washing process is preferably carried out using isopropylene (Isobutylene: a).

상기 메탈 마스크(10)를 세척한 후, 상기 세척이 완료된 메탈 마스크를 염기 성 용액에 담가 전처리 공정을 진행한다. 이때, 상기 전처리 공정은 0.1몰 내지 5몰의 염기성 용액을 이용하고 상기 염기성 용액에서 1분 내지 5분 동안 진행한다. 상기 전처리 공정을 0.1몰 내지 5몰의 염기성 용액에서 진행하는 이유는, 0.1몰 이하의 염기성 용액은 전처리 공정을 진행할 수 없으며 5몰 이상의 염기성 용액을 사용할 경우 메탈 마스크(10)의 표면에 손상을 입힐 수 있기 때문이다.After washing the metal mask 10, the metal mask after the cleaning is immersed in a basic solution to perform a pretreatment process. In this case, the pretreatment process uses a 0.1 to 5 moles of basic solution and proceeds for 1 to 5 minutes in the basic solution. The reason why the pretreatment process is performed in 0.1 to 5 moles of basic solution is that the basic solution of 0.1 moles or less cannot proceed to the pretreatment process, and when 5 or more moles of basic solution are used, the surface of the metal mask 10 may be damaged. Because it can.

또한, 상기 염기성 용액을 1분 내지 5분 동안 진행하는 이유는, 1분 이하의 시간동안 진행할 경우 전처리가 제대로 이루어지지 않으며 5분 이상의 시간동안 진행할 경우 상기 메탈 마스크(10)의 표면에 손상을 입힐 수 있기 때문이다.In addition, the basic solution proceeds for 1 to 5 minutes because, when the process proceeds for less than 1 minute, the pretreatment is not performed properly. If the process proceeds for 5 minutes or more, the surface of the metal mask 10 may be damaged. Because it can.

그리고, 상기 염기성 용액으로는 KOH 또는 NaOH 용액을 사용하는데 그 이유는 후술하는 경화 공정 진행시 폴리실라잔의 코팅을 가능하게 하기 위함이다.In addition, KOH or NaOH solution is used as the basic solution, for the purpose of enabling the coating of polysilazane during the curing process described later.

상기와 같은 조건하에 진행된 전처리 공정이 완료된 후 상기 전처리된 메탈 마스크를 상온에서 건조시킨다. 그런 다음, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 건조된 메탈 마스크(10)를 자일렌에 폴리실라잔이 혼합된 코팅 용액을 이용하여 코팅 공정을 진행한다. 이때, 상기 코팅 용액은 상기 자일렌에 0.1% 내지 2%의 폴리실라잔이 혼합된 용액을 사용하는데, 상기 폴리실라잔을 혼합하는 이유는, 폴리실라잔 코팅을 하게 되면 내마모성, 내부식성, 내화학성 및 투명성 등이 반영구적으로 지속되며 상온에서 대기 중의 습기와 산소와 결합하여 고밀도 및 고정제의 유리막 형성이 가능하기 때문이다. 또한, 상기 폴리실라잔은 1액형 즉, 폴리실라잔 하나만으로 상온에서 경화가 가능한 물질이기 때문에 작업을 용이하게 진행할 수 있어 공정시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.After the pretreatment process under the above conditions is completed, the pretreated metal mask is dried at room temperature. Then, as shown in FIG. 8, the dried metal mask 10 is subjected to a coating process using a coating solution in which polysilazane is mixed with xylene. At this time, the coating solution is a solution in which 0.1% to 2% of polysilazane is mixed in the xylene. The reason for mixing the polysilazane is that the polysilazane coating causes wear resistance, corrosion resistance, and This is because the chemical properties and transparency are maintained semi-permanently, and the glass film of the high density and the fixing agent can be formed by combining with atmospheric moisture and oxygen at room temperature. In addition, since the polysilazane is a one-component type, that is, a material that can be cured at room temperature with only one polysilazane, the work can be easily performed, thereby reducing the processing time.

한편, 상기 폴리실라잔이 포함된 코팅 용액을 이용한 코팅 공정은 딥 코팅(dip coating) 또는 스프레이 코팅(spray coating)을 이용하여 진행하는데 그 이유는 상기 딥 코팅 또는 스프레이 코팅 이외의 코팅 공정을 사용할 경우 상기 메탈마스크(10)에 형성된 홀(11) 내부까지 코팅하기가 어려우며 CVD 공정을 이용할 경우 대규모의 진공설비가 필요하며 코팅막(20) 형성 속도가 늦어 공정시간이 증가하는 문제점이 있기 때문이다.On the other hand, the coating process using the coating solution containing the polysilazane is carried out using dip coating or spray coating, because the reason is that when using a coating process other than the dip coating or spray coating This is because it is difficult to coat up to the inside of the hole 11 formed in the metal mask 10, and when a CVD process is used, a large-scale vacuum facility is required and the process time is increased due to the slow formation of the coating film 20.

특히, 상기 코팅 공정은 1분 내지 5분 동안 진행하는 것이 바람직하다. 그 이유는 1분 이내로 코팅 공정을 진행할 경우 메탈 마스크(10)의 전체 표면 및 홀(11) 내부 표면에 상기 코팅막(20)이 균일하게 형성되지 않으며, 5분 이상의 코팅 공정을 진행할 경우 후술하는 경화 공정 후 단일막을 형성하지 못한 잔류 폴리머들이 남아 있게 됨에 따라 이를 제거하기 위하여 장시간 동안 세척 공정을 진행해야 하기 때문에 상기 코팅 공정은 1분 내지 5분 동안 진행하는 것이 바람직하다.In particular, the coating process is preferably performed for 1 to 5 minutes. The reason is that the coating film 20 is not uniformly formed on the entire surface of the metal mask 10 and the inner surface of the hole 11 when the coating process is performed within 1 minute. As the remaining polymers that do not form a single film after the process remain, the coating process is preferably performed for 1 to 5 minutes because the washing process must be performed for a long time to remove them.

상기 메탈 마스크(10)에 코팅막(20)을 형성한 다음, 상기 메탈 마스크(10)를 150℃ 내지 250℃ 범위의 온도에서 30분 내지 1시간 동안 경화시키고 경화된 메탈 마스크(10)를 세척한다. 이때, 상기 경화 공정을 150℃ 내지 250℃ 범위의 온도에서 30분 내지 1시간 동안 진행하는 이유는, 150℃ 이하의 온도에서 경화시킬 경우 경화 공정이 수십일 이상 진행되어 공정시간이 증가하게 되며, 250℃ 이상의 온도에서 경화시킬 경우 상기 코팅막(20)이 손상될 수 있기 때문에 150℃ 내지 250℃ 범위의 온도에서 진행하는 것이 바람직하다. 또한, 30분 이하의 시간 동안 진행할 경우 경화가 제대로 이루어지지 않을 수 있으며 1시간 이상의 시간 동안 진행할 경 우 코팅막(20)이 손상될 수 있기 때문에 30분 내지 1시간 범위의 시간 동안 경화 공정을 진행하는 것이 바람직하다.After the coating film 20 is formed on the metal mask 10, the metal mask 10 is cured at a temperature in a range of 150 ° C. to 250 ° C. for 30 minutes to 1 hour, and the cured metal mask 10 is washed. . At this time, the curing process is performed for 30 minutes to 1 hour at a temperature in the range of 150 ℃ to 250 ℃, when curing at a temperature of 150 ℃ or less, the curing process proceeds for more than a few ten days, the process time increases, Since the coating film 20 may be damaged when cured at a temperature of 250 ° C. or higher, it is preferable to proceed at a temperature in the range of 150 ° C. to 250 ° C. In addition, the curing process may not be performed properly if the progress for 30 minutes or less, and if the coating film 20 is damaged when proceeding for more than 1 hour, the curing process for a time in the range of 30 minutes to 1 hour It is preferable.

특히, 상기 경화 공정에 의해 상기 메탈 마스크(10)의 폴리실라잔이 도 9에 도시한 바와 같이 그 결정 구조가 유리 결정질과 유사한 구조를 갖게 되고, 그 두께가 수백 내지 수천 ㎚ 두께의 치밀한 고순도의 실리카막(amorphous Si02)을 얻을 수 있게 됨에 따라 상기 홀(11)을 통해 하부 방향으로 이동될 솔더 페이스트의 이동성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In particular, the hardening process causes the polysilazane of the metal mask 10 to have a structure similar to that of glass crystalline, as shown in FIG. 9, and the thickness of the polysilazane is dense and high purity of several hundreds to thousands of nm thick. As the silica film (amorphous Si0 2 ) can be obtained, the mobility of the solder paste to be moved downward through the hole 11 can be increased.

이를 확인하기 위한 실험 데이터를 나타낸 도 10 내지 도 12 중 경화 온도에 따른 증류수와의 접촉각을 나타낸 도 10과 같이, 코팅을 하지 않은 메탈 마스크 "A"의 접촉각은 49°이고 코팅 공정 후 상온에서 경화 공정을 진행한 "B"의 접촉각은 95°이며, 코팅 후 150℃에서 경화 공정을 진행한 "C"의 접촉각은 25°를 나타냄을 알 수 있다. 이때, 상기 접촉각은 물을 떨어뜨렸을 때의 접촉각을 나타낸 것으로써 접촉각의 크기가 작을 수록 더운 매끄러운 표면을 갖는다.As shown in FIG. 10, which shows the contact angle with distilled water according to the curing temperature in FIGS. 10 to 12 showing experimental data for confirming this, the contact angle of the uncoated metal mask "A" is 49 ° and cured at room temperature after the coating process. It can be seen that the contact angle of "B" which proceeded the process was 95 degrees, and the contact angle of "C" which performed the hardening process at 150 degreeC after coating represents 25 degrees. In this case, the contact angle represents the contact angle when water is dropped, and the smaller the contact angle is, the hotter the smooth surface is.

또한, 전처리 용액에 따른 접촉각을 나타낸 도 11과 같이, 전처리 공정을 진행하지 않은 "A"의 접촉각은 74°이고 산을 전처리 용액으로서 이용한 "B"의 접촉각은 101.8°이며 KOH 또는 NaOH의 염기성 용액을 전처리 용액으로서 이용한 "C"의 접촉각은 24°로 염기성 용액을 전처리 용액으로 이용한 "C"의 경우에 가장 친수성의 표면을 갖는 것을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 11 showing the contact angle according to the pretreatment solution, the contact angle of "A" without the pretreatment process is 74 ° and the contact angle of "B" using acid as the pretreatment solution is 101.8 ° and is a basic solution of KOH or NaOH. The contact angle of " C " used as a pretreatment solution is 24 °, and it can be seen that it has the most hydrophilic surface in the case of " C " using basic solution as the pretreatment solution.

또한, 코팅 및 경화 공정의 유무에 따른 접촉각 및 원소량을 나타낸 도 12와 같이, 코팅 전 메탈 마스크(10)는 74°의 접촉각을 갖고 코팅 후 경화전 메탈 마스 크(10)는 64.1°의 접촉각을 가지며 코팅 및 경화 공정을 모두 거친 메탈 마스크(10)는 33.7°의 접촉각을 가짐으로써 가장 매끄러운 표면을 얻기 위해선 코팅과 경화 공정을 진행하여야 함을 알 수 있다.In addition, as shown in Figure 12 showing the contact angle and the amount of elements with or without the coating and curing process, the metal mask 10 before coating has a contact angle of 74 ° and the metal mask 10 before curing after coating has a contact angle of 64.1 °. It can be seen that the metal mask 10 having both the coating and curing processes has a contact angle of 33.7 °, so that the coating and curing processes must be performed to obtain the smoothest surface.

아울러, 상기 원소량의 비교하여 볼 때, 코팅 전 메탈 마스크(10)는 Si 성분이 6.33% 포함되어 있고 경화 전 메탈 마스크(10)는 Si 성분이 22.61% 포함되어 있으며 코팅 및 경화 후 메탈 마스크(10)는 Si 성분이 20.72% 포함되어 있음을 알 수 있다. 이로써 메탈 마스크에 코팅막(20)이 형성되었다는 것을 확인할 수 있다.In addition, when comparing the amount of the element, the metal mask 10 before coating contains 6.33% of Si component and the metal mask 10 before curing contains 22.61% of Si component and the metal mask after coating and curing ( 10) it can be seen that the Si component is included 20.72%. This confirms that the coating film 20 is formed on the metal mask.

이와 같은 방법에 의해 형성된 코팅막(20)에 의해 상기 메탈 마스크(10)의 홀(11) 표면의 마찰력을 감소시키게 됨으로써 솔더 페이스트의 이동성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.By reducing the frictional force on the surface of the hole 11 of the metal mask 10 by the coating film 20 formed by the above method, the mobility of the solder paste may be improved.

기판의 Substrate 범핑Bumping 방법 Way

이하, 상기와 같은 메탈 마스크의 표면처리방법에 의해 제작된 메탈 마스크를 이용한 기판의 범핑 방법에 대하여 관련도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.Hereinafter, a bumping method of a substrate using a metal mask manufactured by the surface treatment method of the metal mask as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 메탈 마스크를 이용한 기판의 범핑 공정을 도시한 공정 단면도이다.13 to 16 are cross-sectional views illustrating a bumping process of a substrate using a metal mask according to the present invention.

우선, 도 13에 도시한 바와 같이, 상부에 다수의 전극 패드(6)가 형성된 기판(w)을 기판 지지블록(1)에 진공으로 흡착하여 밀착시킨 다음, 상기 메탈 마스크의 표면처리방법에 의해 제작된 메탈 마스크(10)를 기판(w) 상에 밀착시킨다. First, as shown in FIG. 13, the substrate w having the plurality of electrode pads 6 formed thereon is adhered to the substrate support block 1 by vacuum, and then brought into close contact with each other by a method of surface treatment of the metal mask. The produced metal mask 10 is brought into close contact with the substrate w.

상기 메탈 마스크(10)를 기판(w) 상에 밀착시킨 후 상기 메탈 마스크(10)의 일측 상단에 솔더 페이스트(P)를 도포한다.After the metal mask 10 is brought into close contact with the substrate w, a solder paste P is applied to an upper end of one side of the metal mask 10.

상기 솔더 페이스트(P)를 도포한 다음, 도 14에 도시한 바와 같이, 러버 스퀴저(R)를 도시한 화살표 방향과 같이 상기 솔더 페이스트(P)가 도포된 일측 상단에서 타측 상단으로 이동시키며 솔더 페이스트(P)를 상기 홀(11)에 밀어 넣어 채운다. 이때, 상기 러버 스퀴저(R)는 메탈 마스크(10)의 표면을 기준으로 하여 45°전방으로 기울인 상태로 동작시키는 것이 바람직하다.After applying the solder paste P, as shown in FIG. 14, the rubber squeezer R is moved from the upper end of one side to which the solder paste P is applied as shown in the arrow direction, and the upper end of the other solder. The paste P is pushed into the hole 11 to fill it. At this time, the rubber squeezer (R) is preferably operated in a state inclined 45 ° forward with respect to the surface of the metal mask (10).

상기 메탈 마스크(10) 상의 솔더 페이스트(P) 잔존물을 제거한 후, 도 15에 도시한 바와 같이, 상기 메탈 마스크(10)를 마스크 가이드 장치(4)를 이용하여 상방향으로 이동시켜 기판(w)과 분리시킨다. 이렇게 메탈 마스크(10)와 기판(w)을 분리시키게 되면 상기 홀(11)을 통해 솔더 페이스트(P)가 상기 기판(w) 상의 전극 패드(6)로 이동하게 되고 상기 홀(11)을 통해 이동된 솔더 페이스트(P)에 의해 전극 패드(6) 상에 솔더 볼(30)이 형성된다.After removing the solder paste P residue on the metal mask 10, as shown in FIG. 15, the metal mask 10 is moved upward by using the mask guide device 4 to thereby move the substrate w. Separate from When the metal mask 10 and the substrate w are separated in this way, the solder paste P moves to the electrode pad 6 on the substrate w through the hole 11 and through the hole 11. The solder ball 30 is formed on the electrode pad 6 by the moved solder paste P. FIG.

특히, 상기 메탈 마스크(10)를 상방향으로 이동시킬 때, 상기 메탈 마스크(10) 표면에 형성된 코팅막(20)에 의해 상기 솔더 페이스트(P)가 홀(11) 내에 잔류하지 않고 상기 전극 패드(6) 상에 모두 안착함으로써 종래의 홀(11)을 빠져나가지 못하고 걸림에 따라 전극 패드(6) 상에 솔더 볼(5)을 형성하지 못함으로써 발생하던 높이 또는 접속 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.In particular, when the metal mask 10 is moved upward, the solder paste P does not remain in the hole 11 by the coating film 20 formed on the surface of the metal mask 10. 6) It is possible to prevent the height or connection defects caused by failing to escape the conventional holes 11 and failing to form the solder balls 5 on the electrode pads 6 by being seated on the 6). have.

상기 공정에 의해 상부에 솔더 볼(30)이 형성된 기판(w)을 가열하여 상기 솔더 볼(30) 상부를 구형으로 형성하여 기판 범핑 공정을 완료한다.The substrate w having the solder ball 30 formed thereon is heated by the above process to form the upper portion of the solder ball 30 in a spherical shape to complete the substrate bumping process.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and various substitutions, modifications, and changes within the scope of the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It will be appreciated that such substitutions, changes, and the like should be considered to be within the scope of the following claims.

도 1 내지 도 5는 종래 기술에 의한 기판의 범핑 공정을 도시한 공정 단면도.1 to 5 is a cross-sectional view showing a bumping process of a substrate according to the prior art.

도 6은 종래 기술에 의한 기판의 범핑 공정의 문제점을 도시한 공정 단면도.6 is a cross-sectional view showing a problem of the bumping process of the substrate according to the prior art.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면처리방법을 도시한 공정 단면도.7 and 8 are cross-sectional views showing a method for treating a surface of a metal mask according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면에 형성된 코팅막의 결정 구조.9 is a crystal structure of a coating film formed on the surface of a metal mask according to the present invention.

도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 메탈 마스크의 표면에 형성된 코팅막의 접촉각 및 원소량을 나타낸 실험데이터10 to 12 are experimental data showing the contact angle and the amount of elements of the coating film formed on the surface of the metal mask according to the present invention

도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 메탈 마스크를 이용한 기판 범핑 공정을 도시한 공정 단면도.13 to 16 are process cross-sectional views showing a substrate bumping process using a metal mask according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

1 : 기판 지지블럭 w : 기판1: substrate support block w: substrate

6 : 전극 패드 10 : 메탈 마스크6: electrode pad 10: metal mask

11 : 홀 20 : 코팅막11: hole 20: coating film

30 : 솔더 볼 a: 이소프로필렌30 solder ball a: isopropylene

P : 솔더 페이스트 R : 러버 스퀴저P: Solder Paste R: Rubber Squeezer

Claims (11)

다수의 홀이 형성된 메탈 마스크를 준비하는 단계;Preparing a metal mask in which a plurality of holes are formed; 상기 준비된 메탈 마스크를 세척하는 단계;Washing the prepared metal mask; 상기 세척이 완료된 메탈 마스크를 염기성 용액에 담가 전처리하는 단계;Pre-treating the washed metal mask in a basic solution; 상기 전처리된 메탈 마스크를 상온에서 건조시킨 후 폴리실라잔이 혼합된 코팅 용액을 이용하여 코팅하는 단계; 및Drying the pretreated metal mask at room temperature and then coating it using a coating solution mixed with polysilazane; And 상기 코팅된 메탈 마스크를 경화 및 세척하는 단계;Curing and cleaning the coated metal mask; 를 포함하는 메탈 마스크의 표면처리방법.Surface treatment method of a metal mask comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세척 공정은 이소프로필렌을 이용하는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크의 표면처리방법.The cleaning process is a surface treatment method of a metal mask, characterized in that using isopropylene. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전처리 공정은 0.1몰 내지 5몰의 염기성 용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크의 표면처리방법.The pretreatment step is a surface treatment method of a metal mask, characterized in that using a 0.1 to 5 molar basic solution. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 전처리 공정은 상기 염기성 용액에서 1분 내지 5분 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크의 표면처리방법.The pretreatment process is a surface treatment method of a metal mask, characterized in that for 1 minute to 5 minutes in the basic solution. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 염기성 용액은 KOH 또는 NaOH를 사용하는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크의 표면처리방법.The basic solution is a surface treatment method of a metal mask, characterized in that using KOH or NaOH. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코팅 공정은 자일렌에 0.1% 내지 2%의 폴리실라잔이 녹아있는 코팅 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크의 표면처리방법.The coating process is a surface treatment method of a metal mask, characterized in that using a coating solution in which 0.1% to 2% polysilazane is dissolved in xylene. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 코팅 공정은 딥 코팅 또는 스프레이 코팅 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크의 표면처리방법.The coating process is a surface treatment method of a metal mask, characterized in that using a dip coating or spray coating method. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 코팅 공정은 1분 내지 5분 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크의 표면처리방법.The coating process is a surface treatment method of a metal mask, characterized in that for 1 to 5 minutes. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 경화 공정은 메탈 마스크를 150℃ 내지 250℃ 범위의 온도에서 경화시키는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크의 표면처리방법.The curing process is a surface treatment method of a metal mask, characterized in that for curing the metal mask at a temperature in the range of 150 ℃ to 250 ℃. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 경화 공정은 30분 내지 1시간 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 메탈 마스크의 표면처리방법.The curing process is a surface treatment method of a metal mask, characterized in that for 30 minutes to 1 hour. 청구항 제1항에 기재된 메탈 마스크의 표면처리방법에 의해 제작된 메탈 마스크를 기판 상에 안착시키는 단계;Mounting a metal mask fabricated by the method for surface treatment of a metal mask according to claim 1 on a substrate; 상기 메탈 마스크의 일측 상단에 솔더 페이스트를 도포하는 단계;Applying a solder paste on one side of the metal mask; 상기 도포된 솔더 페이스트를 러버 스퀴저를 통해 타측 상단으로 이동시키며 상기 메탈 마스크의 홀 내부로 솔더 페이스트를 주입하는 단계;Injecting solder paste into the hole of the metal mask by moving the applied solder paste to the other end through a rubber squeezer; 상기 메탈 마스크를 상기 기판의 상방향으로 이동시켜 기판 상부에 형성된 전극 패드에 솔더 볼을 형성하는 단계; 및Moving the metal mask upwardly of the substrate to form solder balls on electrode pads formed on the substrate; And 상기 솔더 볼이 형성된 기판을 가열하여 상기 솔더 볼을 멜팅시키는 단계;Melting the solder ball by heating a substrate on which the solder ball is formed; 를 포함하는 기판 범핑 방법.Substrate bumping method comprising a.
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