KR100955603B1

KR100955603B1 - 솔더범프 형성장치 및 방법

Info

Publication number: KR100955603B1
Application number: KR1020070135768A
Authority: KR
Inventors: 최은열; 임용진; 이호덕; 차정학
Original assignee: 주식회사 에이디피엔지니어링
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2010-05-03
Also published as: KR20090067939A

Abstract

본 발명에 따른 솔더범프 형성방법은 템플릿상에 용융된 솔더를 주입하고 상기 솔더를 고형화시키는 단계와, 템플릿과 기판을 정렬하는 단계와, 템플릿상의 솔더에 고주파를 인가하여 상기 솔더를 용융시키는 단계와, 용융된 솔더를 기판상에 전사하여 솔더범프를 형성하는 단계를 포함하여 구성됨으로써, 제품의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

솔더범프, 템플릿

Description

솔더범프 형성장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR FORMING SOLDER BUMP}

본 발명은 기판상의 범핑하지금속(UBM, under Bump Metallurgy)상에 솔더범프를 형성하는 솔더범프 형성장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄회로기판(printed circuit boar, PCB)과 같은 외부기판에 칩을 연결하는 방법에는 와이어 본딩 방법. 자동테이프 본딩 방법, 플립 칩 방법 등이 있다.

이들 중 플립 칩 방법은 전기접속의 경로가 짧아 속도와 파워를 향상시킬 수 있고, 단위 면적 당 전극패드의 수를 증가시킬 수 있다는 장점이 있기 때문에, 우수한 전기적 특성을 필요로 하는 슈퍼컴퓨터에서 휴대용 전자 제품들까지 넓은 응용분야에 이용되고 있다.

이러한 플립 칩 방법은 칩과 외부기판의 양호한 본딩을 위하여 기판에 솔더범프의 형성이 요구되는데, 이러한 솔더범프의 제작 기술은 양호한 전도성과 균일한 높이를 가지며 미세 피치(fine pitch)를 갖는 솔더범프를 형성하는 방향으로 발달해 왔다.

이와 같은 플립 칩의 대표적인 범프 형성 기술은 범핑되는 물질에 따라 솔더범프의 특성 및 그 응용범위가 결정되는 특징이 있는데, 범핑 형성 기술로는 솔더 볼을 직접 기판상에 올리는 솔더 볼 배치 방법과, 전기 도금법(electroplating) 또는 스텐실 프린팅법(stencil printing)과 같이 중간단계를 거진 후 리플로우(reflow)에 의하여 솔더범프를 형성하는 방법 등으로 구분될 수 있다.

도 1 내지 도 3은 기판(10)의 전극패드(11)에 솔더범프(12)를 형성하기 위하여 중간단계에 템플릿(template)(20)이 적용되는 플립 칩 방법을 순차적으로 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 템플릿(20)의 일면에는 기판(10)의 전극패드(11)와 대응되게 반구형상의 캐비티(21)들이 형성되어 있다.

템플릿(20)의 캐비티(21)들은 습식 또는 건식의 식각공정에 의하여 형성될 수 있으며, 이외에도 레이저에 의해 형성될 수 있다.

이와 같은 플립 칩 방법에 의한 솔더범프(12)의 형성공정은, 도 1에 도시된 바와 같이, 템플릿(20)에 형성된 캐비티(21)들에 금(Au), 은과 주석의 합금(Ag/Sn)등의 재질을 갖는 용융상태의 솔더(40)를 공급장치(30)에 의하여 템플릿(20)의 캐비티(21)의 내부로 주입시킨 후 솔더를 고형화시키고, 도 2에 도시된 바와 같이, 템플릿(20)을 뒤집어서 캐비티(21)들을 기판(10)의 전극패드(11)들과 정렬시킨 후, 고형화된 솔더(40)의 용융시켜 기판(10)상의 전극패드(11)로 전사하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 전극패드(11)상의 솔더(40)를 리플로우(reflow)하여 솔더범프(12)를 형성하는 과정으로 이루어진다.

그러나, 종래의 솔더범프(12)의 형성 기술은 솔더(40)를 용융시켜 기판(10) 상의 전극패드(11)에 전사하는 과정에서 템플릿(20) 및 관련부분 전체를 가열하여 장시간 동안 고온의 상태로 유지하므로, 그 구조가 복잡하며, 공정이 장시간 소요되므로 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 템플릿(20) 및 관련부분 전체를 가열하는 경우에, 기판(10) 및 템플릿(20)의 각각의 열팽창의 정도가 달라 솔더(40)가 기판상에 정확하게 전사되지 못하여 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 솔더가 주입된 템플릿과 솔더 범핑을 위한 기판을 상호 가압함과 동시에 솔더에 고주파 진동을 주어 솔더를 기판의 범핑하지금속(UBM)에 전사시킴으로써, 솔더를 기판상에 정확하게 전사시킬 수 있는 솔더범프 형성장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔더범프 형성방법은 템플릿상에 용융된 솔더를 주입하고 상기 솔더를 고형화시키는 단계와, 상기 템플릿과 기판을 정렬하는 단계와, 상기 템플릿상의 상기 솔더에 고주파를 인가하여 상기 솔더를 용융시키는 단계와, 상기 용융된 솔더를 상기 기판상에 전사하여 솔더범프를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.

여기에서, 솔더가 기판상에 정확하게 전사될 수 있도록 템플릿과 기판을 정렬하는 단계는 템플릿과 기판을 서로 밀착되도록 가압시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 솔더범프 형성장치는 그 일면에 용융된 솔더가 주입되어 고형화되는 템플릿과, 템플릿상의 솔더가 기판상으로 전사되는 과정에서 솔더에 고주파를 인가하여 솔더를 가열하는 고주파 발생원을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 솔더범프 형성방법은 템플릿상의 솔더를 기판상에 전사하는 과정에서 솔더에 고주파를 인가하여 솔더를 국소적으로 가열, 용융시킬 수 있으므로, 기판과 템플릿의 열팽창의 정도의 차이로 인한 제품의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 솔더범프 형성장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 솔더범프 형성장치는 그 일면에 용융된 솔더(140)가 주입되어 고형화되는 템플릿(120)과, 템플릿(120)상의 솔더(140)가 기판(110)상의 전극패드(111)로 전사되는 과정에서 솔더(140)에 고주파를 인가하여 상기 솔더(140)를 가열하는 고주파 발생원(150)을 포함하여 구성된다.

솔더(140)는 금(Au), 은과 주석의 합금(Ag/Sn)등 전도성의 재질로 이루어지며, 용융된 상태에서 템플릿(120)에 주입된다.

템플릿(120) 글라스와 같은 새라믹의 재질로 형성되며, 그 일면에는 기판(110)의 전극패드(111)와 대응되는 반구형상의 복수의 캐비티(121)가 형성된다. 캐비티(121)는 습식 또는 건식의 식각공정에 의하여 형성될 수 있으며, 이외에도 레이저에 의하여 형성될 수 있다. 캐비티(121)는 템플릿(120)으로 주입된 솔더(140)를 수용하는 역할을 하는 것으로, 본 발명에서는 캐비티(121)가 형성되지 아니한 템플릿(120)이 적용될 수 있다.

고주파 발생원(150)은 템플릿(120)에 대하여는 흡수율이 낮고 솔더(140)에 대하여는 흡수율이 높은 파장대를 갖는 고주파를 발생하고 템플릿(120)상의 솔더(140)에 조사하여 솔더(140)를 가열하는 역할을 수행한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 솔더범프 형성장치에서 솔더범프를 형성하는 방법에 대하여 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 솔더범프 형성방법은 템플릿(120)에 용융된 솔더(140)를 주입하는 단계(S10)와, 템플릿(120)과 기판(110)을 정렬하는 단계(S20)와, 솔더(140)에 고주파를 조사하여 솔더(140)를 용융시키는 단계(S30)와, 기판(110)상에 솔더(140)를 전사하고 솔더범프를 형성하는 단계(S40)를 포함하여 구성된다.

템플릿(120)에 용융된 솔더(140)를 주입하는 단계(S10)는 용융된 솔더(140)를 공급장치를 통하여 템플릿(120)의 캐비티(121)의 내부로 주입하는 과정으로 이루어지며, 템플릿(120)의 캐비티(121)의 내부에 솔더(140)가 수용된 후에는 냉각에 의하여 솔더(140)가 고형화된다.

템플릿(120)과 기판(110)을 정렬하는 단계(S20)는 템플릿(120)의 캐비티(121)와 기판(110)의 전극패드(111)가 서로 대응되도록 템플릿(120)과 기판(110)을 서로 밀착되도록 가압시키는 과정으로 이루어진다.

솔더(140)에 고주파를 조사하여 솔더(140)를 용융시키는 단계(S30)는 고주파 공급원(150)에서 발생되고 템플렛(120)에 대하여는 흡수율이 낮고 솔더(140)에 대하여는 흡수율이 높은 파장대를 갖는 고주파를 솔더(140)에 조사하여 솔더(140)가 고주파 진동에 의하여 가열되면서 용융되는 과정으로 이루어진다.

기판(110)상에 솔더(140)를 전사하고 솔더범프를 형성하는 단계(S40)는 고주파 진동에 의하여 용융된 솔더(140)를 기판(110)상의 전극패드(111)에 부착하고, 템플릿(120)을 기판(110)으로부터 제거한 후, 기판(110)을 리플로우하여 전극패드(111)상의 솔더(140)를 거의 구형상의 솔더범프로 형성하는 과정으로 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 솔더범프 형성장치 및 방법은 솔더(140)가 주입된 템플릿(120)과 전극패드(111)가 구비된 기판(110)을 상호 가압함과 동시에 솔더(140)에 고주파 진동을 주고, 솔더(140)만을 국소적으로 용융하여 기판(110)상에 전사함으로써, 기판(110)과 템플릿(120)의 열팽창의 정도의 차이로 인한 제품의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 솔더범프 형성장치 및 방법은 솔더(140)의 전사를 위하여 템플릿 및 관련부분 전체를 가열하여 장시간 동안 고온을 유지할 필요가 없으므로, 그 구조가 간단하고, 기판제조공정에 소요되는 시간을 저감시켜, 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 솔더범프 형성장치 및 방법은 기판(110)과 템플릿(120)이 정렬된 상태에서 기판(110)과 템플릿(120)이 서로 밀착되도록 가압함과 동시에 솔더(140)에 고주파를 조사하여 솔더(140)의 전사가 이루어지므로, 솔더(140)를 기판(110)상에 정확하게 전사할 수 있어 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 플립 칩 방식에 의하여 기판상에 솔더범프를 형성하는 과정이 순차적으로 도시된 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 솔더범프 형성장치에서, 기판상에 솔더를 전사하는 과정이 도시된 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 솔더범프 형성방법에서, 기판상에 솔더범프를 형성하는 과정이 도시된 순서도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

110: 기판 111: 전극패드

120: 템플릿 121: 캐비티

140: 솔더 150: 고주파 공급원

Claims

템플릿상에 용융된 솔더를 주입하고 상기 솔더를 고형화시키는 단계;

상기 템플릿과 기판을 정렬하는 단계;

상기 템플릿상의 상기 솔더에 상기 템플릿에 대한 흡수율에 비하여 상기 솔더에 대한 흡수율이 높은 파장대를 가지는 고주파를 조사하여 상기 솔더를 용융시키는 단계; 및

상기 용융된 솔더를 상기 기판상에 전사하여 솔더범프를 형성하는 단계를 포함하는 솔더범프 형성방법.
제1항에 있어서,

상기 템플릿과 기판을 정렬하는 단계는 템플릿과 기판이 서로 밀착되도록 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더범프 형성방법.
그 일면에 용융된 솔더가 주입되어 고형화되는 템플릿; 및

상기 템플릿상의 상기 솔더가 기판상으로 전사되는 과정에서 상기 솔더에 상기 템플릿에 대한 흡수율에 비하여 상기 솔더에 대한 흡수율이 높은 파장대를 가지는 고주파를 조사하여 상기 솔더를 가열하는 고주파 발생원을 포함하는 솔더범프 형성장치.