KR101055547B1 - 차폐막을 갖는 스퀴지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔더 페이스트를 인쇄하는 스퀴지 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는 솔더 페이스트의 젖음성을 양호한 상태로 유지하면서 솔더 페이스트의 인쇄공정을 수행할 수 있는 차폐막을 갖는 스퀴지 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치에 의하면, 솔더 페이스트의 인쇄시 솔더 페이스트의 구성 성분이 증발하는 것을 억제할 수 있기 때문에 솔더 페이스트가 인쇄에 적합한 젖음성을 갖는 상태에서 인쇄공정이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

스퀴지(SQUEEGEE), 차폐막, 솔더 페이스트

Description

차폐막을 갖는 스퀴지 장치{SQUEEGEE DEVICE COMPRISING A PROTECTIVE WALL}

본 발명은 솔더 페이스트를 인쇄하는 스퀴지 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는 솔더 페이스트의 젖음성을 양호한 상태로 유지하면서 솔더 페이스트의 인쇄공정을 수행할 수 있는 차폐막을 갖는 스퀴지 장치에 관한 것이다.

최근에는 반도체칩 패키지의 소형화를 위해서 볼그리드 어레이 패키지(BGA Package) 보다는 플립칩 패키지(Flip Chip Package)가 점차 늘어가고 있는 추세이다. 이에 따라, 범프의 크기가 작고 범프 간 간격이 작아지는 파인 피치(Fine Pitch) 범프를 형성하기 위한 연구가 지속되고 있다.

현재 사용되는 일반적인 범프 형성 방법에는 도금법과 인쇄법이 있다. 도금법은 100um 미만의 피치를 형성할 수 있고, 범프 높이 조절이 자유롭고 높이 편차도 비교적 작은 장점이 있지만, 가격이 비쌈에도 불구하고 공정이 복잡하고 범프의 금속 성분을 임의로 정할 수 없다는 기술적인 한계가 있다.

따라서, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)에 각종 부품소자를 SMT(SURFACE MOUNT TECHNOLOGY) 방식으로 실장하기 위해 스크린 인쇄방법으로 솔더 페이스트(Solder Paste)를 인쇄하는 방식이 많이 이용되고 있다.

이러한 스크린 인쇄방식은 인쇄회로기판의 외부접속패드에 솔더 페이스트를 이용하여 범프를 형성하고 이에 실장되는 전자부품의 배선과 납땜 접합하여 전기적으로 접속하는 방식이다. 스크린 인쇄방식은 공정이 아주 간단하고 가격이 싸고 원하는 금속성분을 가진 범프를 형성할 수 있다는 장점이 있지만, 솔더의 인쇄 상태에 따라 인쇄 품질이 큰 영향을 받게되는 단점이 있다. 특히, 크림솔더의 관리상태에 따라 인쇄품질이 크게 좌우되어 공정에서는 솔더크림의 관리가 중요시된다.

도 1은 종래의 스퀴지 장치를 이용하여 스크린 인쇄방식으로 솔더 페이스트를 기판에 도포하는 공정을 도시하는 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 기판(1)이 제공되면 상부에 솔더 페이스트(5) 도포위치에 개구부를 갖는 마스크(3)가 배치된다. 이후, 마스크(3) 상부에 솔더 페이스트(5)가 도포되고 마스크(3)의 개구부를 통해 스퀴지 장치(7)로 솔더 페이스트(5)를 인쇄한다. 솔더 페이스트(5)의 인쇄가 완료되면, 마스크(3)와 기판(1)을 분리함으로써 솔더 페이스트 범프가 형성된 기판(1)을 얻을 수 있다.

그러나 상술한 방식으로 기판(1)을 제조함에 있어서, 종래기술에 따른 스퀴지 장치(7)는 대기중에 노출된 솔더 페이스트의 휘발(증발)되는 것을 보호할 수 있는 장비가 구비되지 않아 인쇄품질이 저하되는 문제점이 있었다.

솔더 페이스트는 레진이나 활성제, 솔벤트 등을 포함한 화학 제품이기 때문에, 솔더 페이스트가 대기중에 개방되면 솔벤트(Solvent)와 성분 화합물 등이 증발하여 솔더 페이스트의 점도에 영향을 주고, 솔더 페이스트의 산화를 촉진할 수 있다.

특히, 개봉 된 솔더 페이스트(Solder Paste)를 마스크 내에서 프린팅할 때 마스크 내의 솔더 페이스트는 스퀴지(Squeegee)의 마찰동작에 의해 플럭스(Flux)의 증발이 더 빨리 진행되어 솔더 프린트(Solder Print)의 품질을 저하시키게된다. 즉, 솔더 플럭스(Solder Flux)의 점도가 저하 되면 인쇄시 마스크 개구부로 솔더의 빠짐성이 저하되고 젖음성이 저하되어 결과적으로 솔더 인쇄 불량이 발생한다.

여기서, 젖음성이란 고체와 액체 상호작용에 의해 액체가 퍼지는 현상을 말한다. 모재 표면에 솔더가 젖지 않으면 솔더링이 불가능하고 젖음성은 모재와 솔더의 접촉각이 작을수록 좋다.

도 2는 솔더(30)의 젖음성에 따른 인쇄상태의 양상을 보여주는 도면이다. 도 2에는 솔더 페이스트를 플럭스의 점도에 따라 크게 4가지 상태로 구분하여 도시하고 있다. 도 2a는 가장 이상적인 솔더의 젖음 상태로서 모재(10)와 솔더(30)의 접촉각(θ)이 0°에 가깝다. 도 2b는 양호한 솔더의 젖음 상태를, 도 2c 솔더 젖음 불량 상태를,도 2d는 솔더가 전혀 젖지 않은 상태롤 도시하며, 순서대로 접속각(θ)이 커짐을 알 수 있다.

관리가 제대로 이루어지지 않아 젖음성이 저하된 솔더는 인쇄특성이 좋지 않아 폐기되어야 하므로 솔더의 적합한 관리가 중요시 되고 있으며, 솔더 페이스트의 젖음성을 양호한 상태(도 2a 내지 도 2b에 도시된 상태)로 유지하면서 인쇄공정을 진행할 수 있는 스퀴지 장치의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 솔더 페이스트의 젖음성을 양호한 상태로 유지하면서 솔더 페이스트의 인쇄공정을 수행할 수 있는 스퀴지 장치를 제안한다.

본 발명에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치는, 기판 상부에 정치된 마스크를 이용하여 가이드레일을 따라 기판에 솔더 페이스트를 도포하는 장치로서, 상기 가이드레일을 따라 수평으로 이동 가능하게 설치되어, 상기 기판에 솔더 페이스트를 인쇄하는 스퀴지; 및 상기 스퀴지와 함께 상기 가이드레일을 따라 수평으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 스퀴지의 인쇄영역 상부를 덮어 내부 인쇄공간을 제공하는 차폐막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 차폐막은 상기 마스크의 손상을 방지하기 위해 상기 차폐막의 하단부에 부착된 연성패드를 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 차폐막은 솔더 페이스트의 인쇄상태를 상기 차폐막 외부에서 시각적으로 확인가능하도록 투명물질로 구성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 차폐막은 솔더 페이스트의 투입을 위해 상기 차폐막의 일측에 설치된 도어를 갖는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 차폐막은 무정전 아크릴 소재로 이루어진 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 연성패드는 실리콘 패드인 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치에 의하면, 솔더 페이스트의 인쇄시 솔더 페이스트의 구성 성분이 증발하는 것을 억제할 수 있기 때문에 솔더 페이스트가 인쇄에 적합한 젖음성을 갖는 상태에서 인쇄공정이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면의 전체에 걸쳐, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 중복되는 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치의 개략적인 구성도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치는, 기판(100)에 솔더 페이스트(400)를 인쇄하는 스퀴지(500), 및 스퀴지(500)의 인쇄영역 상부를 덮어 내부 인쇄공간을 제공하는 차폐막(700)를 포함하는 구성이다.

스퀴지(500)는 솔더 페이스트(400)가 도포될 기판(100) 상부에 배치된 마스크(200)에 스치듯이 지나가면서 마스크(200)에 형성된 개구(210)를 통해 기판(100)에 솔더 페이스트(400)를 인쇄하는 구성이다. 스퀴지(500)는 고무 또는 탄성을 갖는 금속, 예를 들면, SUS계열의 금속으로 구성될 수 있다. 스퀴지(500)는 가이드레일(300)에 연결된 접속부(310)에 의해 고정된다. 본 실시예에서는 개략적인 접속부(310)의 형상을 도시하였으나, 접속부(310)는 스퀴지(500)를 지지하기 위한 보다 복잡한 구성으로 이루어질 수 있으며, 이는 공지의 기술에 의해 실시되므로 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서는 편의상 스퀴지(500)가 솔더 페이스트(400)의 인쇄를 수행하는 위치를 기준으로 스퀴지 이동방향의 전·후방 일부를 포함하는 영역을 인쇄영역이라고 명명한다. 즉, 인쇄영역은 스퀴지에 의해 바로 직전에 인쇄가 완료된 영역 및 바로 직후에 인쇄가 진행될 영역을 포함하는 영역이다.

차폐막(700)은 스퀴지(500)와 함께 가이드레일(300)을 따라 수평으로 이동 가능하게 설치되며, 스퀴지(500)의 인쇄영역 상부를 덮어 내부 인쇄공간을 제공하는 구성이다. 즉, 차폐막(700)은 마스크(200) 상부에 도포된 솔더 페이스트(400)의 구성 성분의 증발을 억제하여 솔더 페이스트(400)를 인쇄성이 양호한 상태로 유지하는 구성이다.

도 4는 본 실시예에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치에 사용되는 차폐막(700)의 일부를 절단한 사시도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이, 본 실시예에서 사용되는 차폐막(700)은 하면이 개방된 직육면체 형상을 갖는다. 그러나, 차폐막(700)은 본 실시예에서 예시하는 형상으로 한정되지 않으며, 스퀴지(500)의 인쇄영역 상부를 덮어 솔더 페이스트(400)가 밀폐(반밀폐) 상태에서 인쇄될 수 있는 내부공간을 제공하는 반구형 형상(미도시)이 될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

차폐막(700)의 상면에는 가이드레일(300)과 스퀴지(500)가 연결될 수 있도록 하는 연결공(710)이 형성되어 있다. 연결공(710)을 통해 설치된 접속부(310)에 의해 스퀴지(500)가 가이드레일(300)에 고정되고, 연결공(710)과 접속부(310)를 고정시키는 것만으로도 차폐막(700)이 스퀴지(500)와 함께 이동가능하게 설치될 수 있다. 여기서 차폐막(700)의 하단부가 마스크(200)로부터 미세하게 이격되도록 차폐막(700)을 고정설치하는 것이 바람직하다. 이는 차폐막(700)이 가이드레일(300)을 따라 이동하면서 마스크(200)의 상면에 손상을 줄 수 있기 때문인데, 마스크(200)와 차폐막(700)의 하단부의 이격 거리(d)가 너무 큰 경우에는 솔더 페이스트(400)의 구성 성분의 증발 억제 효과가 저하되기 때문에 이격 거리(d)가 0.05 ㎜ 내지 5 ㎜ 가 될 수 있도록 조정하는 것이 좋다.

이때, 스퀴지(500)는 차폐막(700)의 내부에 형성된 공간에서 솔더 페이스 트(400)의 인쇄를 진행하기 때문에 차폐막(700)은 솔더 페이스트(400)의 인쇄상태를 차폐막(700) 외부에서 시각적으로 확인가능하도록 유리, 아크릴 등의 투명물질로 구성되는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 차폐막(700)은 스퀴지(500)의 인쇄공정에서 발생하는 정전기에 의해 인쇄품질이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 무정전 아크릴 소재로 이루어진다. 무정전 아크릴 소재는 예를 들면, 아크릴 수지 및 폴리에테르에스테르아미드를 함유하는 정전기 방지 투명 조성물로 구성될 수 있다.

여기서 차폐막(700)은 마스크(200)의 손상을 방지하기 위해 차폐막(700)의 하단부에 부착된 연성패드(800)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 차폐막(700)의 하단부는 마스크(200)와 미세하게 이격되어 있지만, 솔더 페이스트(400)의 인쇄 공정중에서 발생하는 진동 및 마스크(200)의 휨 등에 의해 차폐막(700)이 마스크(200)와 충돌할 수 있기 때문이다. 이때 연성패드(800)는 고무, 실리콘 등의 연성 소재로 구성되는 것이 바람직하며, 이로써, 차폐막(700)이 솔더 페이스트(400)를 구성하는 성분의 증발을 방지하는 한편, 마스크(200)와의 충돌로 인한 마스크(200) 손상을 방지하는 기능을 수행하도록 할 수 있다.

한편, 차폐막(700)은 솔더 페이스트(400)의 투입을 위해 차폐막(700)의 일측에 설치된 도어(730)를 구비하는 것이 바람직하다. 차폐막(700)과 스퀴지(500)는 가이드레일(300)의 상하구동 또는 기판(100)을 지지하는 인쇄테이블(미도시)의 상하구동에 의해 마스크(200)와의 상대 위치가 조정될 수 있으므로, 마스크(200)를 차폐막(700)으로부터 멀리 이동시킨 후 마스크(200)에 솔더 페이스트(400)를 도포 하는 것이 가능하다. 그러나, 마스크(200)에 스퀴지(500)가 접촉한 상태에서 솔더 페이스트(400)의 추가 공급이 필요한 경우가 발생할 수 있으므로, 이러한 경우 마스크(200) 상부에 솔더 페이스트(400)를 도포하기 위해 차폐막(700)을 개방할 수 있는 도어(730)를 설치할 수 있다. 도 3에는 힌지(735)에 의해 차폐막(700)의 측부 일측에 설치된 도어(730)를 도시하고 있으나, 도어(730)는 차폐막(700)의 상단부에 설치하는 것도 가능하고, 도어(730)의 설치 위치가 특정 위치로 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 본 실시예에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치의 사용상태를 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.

솔더 페이스트(400)가 도포될 기판(100)이 준비되고, 기판(100)의 솔더 페이스트(400)가 도포될 위치에 개구(210)를 구비하는 마스크(200)가 기판(100) 상부에 위치된다. 이후 마스크(200) 상부에 솔더 페이스트(400)가 도포되고 스퀴지(500) 장치가 이동하면서 솔더 페이스트(400)를 마스크(200)의 개구(210)를 통해 기판(100) 상부에 인쇄하게된다.

도 3은 스퀴지(500) 장치가 가이드레일(300))을 따라 좌측에서 우측방향으로 전진하는 상태를 도시하는 도면이다. 이 경우 도시된 바와 같이, 스퀴지(500)가 이동하면서 솔더 페이스트(400)를 인쇄할 때, 스퀴지(500)와 함께 이동하는 차폐막(700)이 솔더 페이스트(400)의 인쇄영역을 감싸고 있기 때문에, 솔더 페이스트(400)의 구성 성분이 증발되는 것을 억제하여 솔더 페이스트(400)가 인쇄에 적합 한 젖음성을 갖는 상태에서 인쇄공정이 이루어질 수 있도록 한다. 이에 따라 인쇄품질이 향상된 기판(100)을 제조할 수 있으며, 궁극적으로는 인쇄회로기판(100)의 제조에서 발생하는 불량률을 감소시킬 수 있다.

상술한 것과 같은 실시예에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치에 의하면, 솔더 페이스트(400)의 인쇄시 솔더 페이스트(400)의 구성 성분이 증발하는 것을 억제할 수 있기 때문에 솔더 페이스트(400)가 인쇄에 적합한 젖음성을 갖는 상태에서 인쇄공정이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 종래의 스퀴지 장치를 사용하여 스크린 인쇄 방식으로 기판에 솔더 페이스트를 인쇄하는 공정을 도시하는 도면이다.

도 2는 솔더의 젖음성에 따른 인쇄상태의 양상을 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차폐막을 갖는 스퀴지 장치의 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 차폐막을 갖는 스퀴지 장치에 사용된 차폐막의 일부를 절단한 절단 사시도이다.

< 주요 부호에 대한 설명 >

100 기판 200 마스크

300 가이드레일 400 솔더 페이스트

500 스퀴지 700 차폐막

710 결합공 730 도어

Claims (6)

1. 삭제
2. 기판 상부에 배치된 마스크를 이용하여 가이드레일을 따라 기판에 솔더 페이스트를 도포하는 장치에 있어서,

   상기 가이드레일을 따라 수평으로 이동 가능하게 설치되어, 상기 기판에 솔더 페이스트를 인쇄하는 스퀴지; 및

   상기 스퀴지와 함께 상기 가이드레일을 따라 수평으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 스퀴지의 인쇄영역 상부를 덮어 내부 인쇄공간을 제공하는 차폐막

   을 포함하며, 상기 차폐막은 상기 마스크의 손상을 방지하기 위해 상기 차폐막의 하단부에 부착된 연성패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐막을 갖는 스퀴지 장치.
3. 기판 상부에 배치된 마스크를 이용하여 가이드레일을 따라 기판에 솔더 페이스트를 도포하는 장치에 있어서,

   상기 가이드레일을 따라 수평으로 이동 가능하게 설치되어, 상기 기판에 솔더 페이스트를 인쇄하는 스퀴지; 및

   상기 스퀴지와 함께 상기 가이드레일을 따라 수평으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 스퀴지의 인쇄영역 상부를 덮어 내부 인쇄공간을 제공하는 차폐막

   을 포함하며, 상기 차폐막은 솔더 페이스트의 인쇄상태를 상기 차폐막 외부에서 시각적으로 확인가능하도록 투명물질로 구성된 것을 특징으로 하는 차폐막을 갖는 스퀴지 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 차폐막은 솔더 페이스트의 투입을 위해 상기 차폐막의 일측에 설치된 도어를 갖는 것을 특징으로 하는 차폐막을 갖는 스퀴지 장치.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 차폐막은 무정전 아크릴 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 차폐막을 갖는 스퀴지 장치.
6. 제2항에 있어서,

   상기 연성패드는 실리콘 패드인 것을 특징으로 하는 차폐막을 갖는 스퀴지 장치.

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