KR101139375B1 - 미리 정해진 패턴으로 기판에 범프를 형성하는 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 전사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미리 정해진 패턴으로 기판에 범프를 형성하는 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 전사 장치에 관한 것으로, 홀더 기판의 상기 패턴으로 분포된 다수의 수용부에 솔더볼을 안착시키는 솔더볼 안착단계와; 플럭스가 도포된 기판을 기판 홀더에 고정시키는 기판준비단계와; 상기 기판을 상기 홀더 기판에 접근시켜 상기 기판의 플럭스와 상기 솔더볼이 맞닿도록 하는 기판접근단계와; 상기 기판과 상기 홀더 기판이 맞닿은 상태로 상기 기판과 상기 홀더 기판을 클램핑 고정하는 기판 클램핑 단계와; 클램핑 고정된 상기 기판과 상기 홀더 기판을 180도 회전시키는 단계와; 상기 클램핑 상태를 해제하고 상측에 위치한 홀더 기판을 상기 기판으로부터 분리시켜 상기 홀더 기판의 솔더볼을 상기 기판으로 전사하는 솔더볼 전사단계와; 상기 기판에 대해 리플로우 공정을 거쳐 상기 솔더볼이 범프로 형성되도록 하는 리플로우 단계를; 포함하여, 솔더볼의 자중과 플럭스의 접착력이 배가되어 솔더볼이 홀더 기판으로부터 기판으로 전사됨에 따라, 보다 확실하게 솔더볼을 기판으로 전사할 수 있는 범프 형성 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 전사 장치를 제공한다.

Description

미리 정해진 패턴으로 기판에 범프를 형성하는 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 전사 장치 {METHOD OF FORMING PATTERNED BUMPS ON SUBTRATE AND APPARATUS OF TRANSFERRING SOLDER BALLS FROM A SUBSTRATE TO THE OTHER SUBSTRATE USED THEREIN}

본 발명은 미리 정해진 패턴으로 기판에 범프를 형성하는 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 전사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 솔더볼의 크기가 300㎛ 이하의 미세한 크기의 솔더볼에 대해서도 정전기력에 의해 미세볼이 달라붙어 기판에 범프를 형성하기 위해 솔더볼을 안착시키지 못하였던 문제점을 해소한 범프 형성 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 전사 장치에 관한 것이다.

종래에는 반도체 소자의 범프 패턴의 간격이 대략 300㎛ 내지 600㎛이어서 직경이 대략 250㎛ 내지 400㎛인 솔더볼을 이용하여 범프 패턴을 형성하였다. 그러나, 최근에는 전자 기기의 소형화 및 고성능화에 수반하여 반도체 칩 등의 반도체 소자도 보다 고집적화되는 추세에 따라, 범프 패턴의 간격이 보다 촘촘하게 형성하고자 하는 시도가 행해져왔다.

도1a는 종래에 범프 패턴을 형성하기 위하여 기판(S)의 표면에 솔더볼(B)을 안착시키는 구성을 도시한 도면이다. 도1a에 도시된 바와 같이, 진공 펌프(19)에 의해 부압(p')이 작용하는 다수의 중공 핀(11)이 기판(S)의 패턴 형태로 분포된 솔더볼 카트리지(10)를 이용하여, 솔더볼(B)을 중공핀(11)의 끝단에 부압(p')을 작용시켜 파지한 이후에, 도1b에 도시된 바와 같이 패턴 형태로 도전층(E)과 플럭스(F)가 분포된 기판(S)에 솔더볼 카트리지(10)를 하방(10z)으로 이동시켜 솔더볼(B)을 플럭스(F)가 도포된 위치에 안착시키도록 구성된다.

이와 같은 형태로 솔더볼(B)을 기판(S)에 미리 정해진 패턴 형태에 따라 위치시키는 것이 종래에는 가능했지만, 솔더볼의 크기가 직경 300㎛이하인 경우에는 솔더볼(B) 자체의 무게가 핀(11)과 솔더볼(B)의 사이에 작용하는 정전기력보다 작게 되어, 도1c에 도시된 바와 같이 부압(p')이 제거된 상태에서도 기판(S)의 표면에 안착되지 않는 솔더볼(B')이 다수 발생되는 문제가 있었다. 더욱이, 진공 펌프(19)로부터의 부압(p')이 제거되더라도 중공 핀(11)의 내부에는 대기압보다 약간 낮은 상태가 되므로 솔더볼(B)이 300㎛이하, 특히 200㎛이하로 작아지면 중공핀(11)으로부터 잘 떨어지지 않으려는 경향성이 보다 높아진다.

따라서, 반도체 소자의 집적화에 따라 솔더볼(B)의 크기가 300㎛ 이하인 경우에 솔더볼(B)을 기판에 안정되게 전사시킬 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 솔더볼의 크기가 300㎛ 이하의 미세한 크기의 솔더볼에 대하여 솔더볼에 작용하는 정전기력에도 불구하고 기판의 표면에 패턴 형상대로 솔더볼을 안착시켜, 집적화된 패턴에 부합하는 범프를 형성할 수 있는 범프 형성 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 전사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 솔더볼의 직경이 300㎛이하의 100~200㎛정도로 작아지더라도 신뢰성있게 기판에 미리 정해진 패턴 형태대로 솔더볼을 안착시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바의 목적을 달성하기 위하여, 미리 정해진 패턴으로 분포된 범프 형성 방법으로서, 홀더 기판의 상기 패턴으로 분포된 다수의 수용부에 솔더볼을 안착시키는 솔더볼 안착단계와; 기판 홀더의 평탄한 저면에 부압을 작용하여 저면에 플럭스가 도포된 기판을 평탄하게 밀착 고정시키는 기판준비단계와; 상기 기판을 상기 홀더 기판에 접근시켜 상기 기판의 플럭스와 상기 솔더볼이 맞닿도록 하는 기판접근단계와; 상기 기판을 상방으로 이동시켜 상기 홀더 기판으로부터 분리시키는 것에 의해 기판의 표면에 솔더볼을 전사시키는 솔더볼 전사단계와; 상기 기판에 대해 리플로우 공정을 거쳐 상기 솔더볼이 범프로 형성되도록 하는 리플로우 단계를; 포함하는 범프 형성 방법을 제공한다.

이는, 솔더볼을 안착시키고자 하는 기판을 기판 홀더의 평탄한 저면에 흡입압을 작용시켜 확실하게 평탄하게 한 이후에, 솔더볼이 안착된 홀더 기판을 향하여 하방으로 접근함으로써, 홀더 기판에 안착된 솔더볼이 기판의 플럭스에 균일하게 접촉하고, 플럭스의 접착력에 의해 홀더 기판의 솔더볼이 기판으로 모두 전사할 수 있도록 하기 위함이다. 그리고 나서, 솔더볼이 전사되어 안착된 기판에 대하여 리플로우 공정을 행함에 따라, 기판에 미리 정해진 패턴의 범프를 불량없이 형성할 수 있게 된다.

즉, 솔더볼의 직경이 작아지면 홀더 기판에 안착된 솔더볼이 기판의 평탄도가 확실하게 확보되지 않는 이상 기판의 플럭스에 균일하게 접촉하는 것이 불가능해지는데, 본 발명은 정밀 가공된 기판 홀더의 평탄한 저면에 기판을 흡입 고정시킴에 따라 기판 자중에 의한 처짐이 보상되고 기판이 확실하게 평탄한 상태로 유지되므로, 홀더 기판에 안착되어 있는 솔더볼이 종래에 비하여 미세한 크기로 형성되더라도 기판의 플럭스에 균일하게 접촉할 수 있게 되어, 홀더 기판으로부터 기판으로 모든 솔더볼이 신뢰성있게 전사하는 것이 가능해진다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 솔더볼 전사단계는, 상기 기판 접근 단계가 행해진 이후에 상기 홀더 기판의 수용부에 정압을 작용시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 홀더 기판에 안착된 솔더볼이 평탄한 상태로 유지되는 기판의 플럭스에 중앙부 및 양끝 가장자리에서 모두 균일하게 접촉하지만, 홀더 기판의 수용부에 정압을 작용시킴으로써 홀더 기판의 솔더볼이 정압에 의한 외력으로 보다 원활하게 전사될 수 있다.

한편, 본 발명은 정렬 비젼을 상기 기판과 상기 홀더 기판의 사이에 위치시켜, 상기 기판과 상기 홀더 기판을 정렬시키는 정렬단계를 더 포함한다.

상기 패턴 형태로 분포된 홀더 기판의 수용부에 솔더볼을 안착시키는 단계는, 요입 형성된 다수의 수용부를 구비한 홀더 기판을 위치 고정시키고 상기 수용부에 부압을 작용시키는 홀더기판 고정단계와; 상기 솔더볼 공급기로부터 다수의 솔더볼을 상기 홀더 기판의 일측에 솔더볼을 낙하시키는 솔더볼 낙하단계와; 상기 홀더 기판의 표면에 낙하된 솔더볼이 상기 홀더 기판의 판면을 따라 일방향으로 이동하도록 진동시키는 홀더기판 진동단계를; 포함하여, 상기 홀더 기판의 표면을 따라 일방으로 이동하는 상기 솔더볼이 부압으로 작용하는 상기 다수의 수용부로 안착되는 것에 의해 이루어질 수도 있다.

그리고, 상기 솔더볼의 중심은 상기 홀더 기판의 판면보다 상측에 위치하여, 솔더볼의 크기가 작아지더라도 상측에서 접근하는 기판의 플럭스에 원활히 접촉할 수 있도록 한다. 이 때, 상기 솔더볼은 그 직경의 60% 내지 80% 만큼 상기 홀더 기판의 판면보다 상측에 위치하는 것이 바람직하다. 솔더볼의 직경의 60%에 비하여 적은 만큼 솔더볼이 홀더 기판의 판면에 대해 노출되면, 솔더볼을 홀더 기판에서 기판으로 전사하는 공정에서 홀더 기판에 과도한 양의 플럭스가 묻게 되는 문제가 야기되며, 솔더볼의 직경의 80%이상 홀더 기판의 판면에 대해 노출되면 홀더 기판의 수용부에 흡입압을 가하여 솔더볼을 파지하는 것이 어려워지기 때문이다.

그리고, 상기 기판에 도포된 플럭스는 상기 패턴의 형태로 분포될 수도 있지만, 보다 집적화된 반도체 소자에 부합하도록 플럭스를 각 솔더볼이 안착되는 위치를 2개 이상 감싸서 덮는 형태로, 예를 들어 기판의 전체 표면에 도포되거나, 기판의 표면을 크게 2개 내지 3개의 영역으로 구분하여 이들 구분된 영역에 도포될 수도 있다.

상기와 같이 구성됨으로써, 직경이 300㎛이하인 솔더볼에 대해서도 미세한 패턴 형태로 기판 상에 안착시키는 것이 가능해진다.

한편, 본 발명은, 미리 정해진 패턴으로 분포된 범프 형성 방법으로서, 홀더 기판의 상기 패턴으로 분포된 다수의 수용부에 솔더볼을 안착시키는 솔더볼 안착단계와; 플럭스가 도포된 기판을 기판 홀더에 고정시키는 기판준비단계와; 상기 기판을 상기 홀더 기판에 접근시켜 상기 기판의 플럭스와 상기 솔더볼이 맞닿도록 하는 기판접근단계와; 상기 기판과 상기 홀더 기판이 맞닿은 상태로 상기 기판과 상기 홀더 기판을 클램핑 고정하는 기판 클램핑 단계와; 클램핑 고정된 상기 기판과 상기 홀더 기판을 180도 회전시키는 단계와; 상기 클램핑 상태를 해제하고 상측에 위치한 홀더 기판을 상기 기판으로부터 분리시켜 상기 홀더 기판의 솔더볼을 상기 기판으로 전사하는 솔더볼 전사단계와; 상기 기판에 대해 리플로우 공정을 거쳐 상기 솔더볼이 범프로 형성되도록 하는 리플로우 단계를; 포함하는 범프 형성 방법을 제공한다.

이는, 솔더볼이 안착되어 있는 홀더 기판에 기판을 접근시킨 후에, 이들이 상호 접촉한 상태를 함께 클램핑시키고 180도 회전시킨 다음에, 홀더 기판과 기판을 분리시킴으로써, 홀더 기판에 위치하였던 솔더볼이 기판의 플럭스에 의해서만 홀더 기판으로부터 기판으로 전사되는 것이 아니라, 솔더볼의 자중과 플럭스의 접착력이 배가되어 솔더볼이 홀더 기판으로부터 기판으로 전사됨에 따라, 보다 확실하게 솔더볼을 기판으로 전사할 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이 솔더볼의 자중과 플럭스의 접착력을 이용하여 홀더 기판으로부터 기판으로 솔더볼을 전사함으로써, 솔더볼의 크기가 종래에 비해 작은 200㎛ 이하의 솔더볼에 대해서도 신뢰성있게 솔더볼이 전사되는 것이 확인되었다.

한편, 상기 기판은 상기 기판 홀더의 평탄면에 흡입되어 위치 고정될 수도 있다. 이와 같이 솔더볼을 안착시키고자 하는 기판을 기판 홀더의 평탄한 저면에 흡입압을 작용시켜 확실하게 평탄하게 한 이후에, 솔더볼이 안착된 홀더 기판을 향하여 하방으로 접근함으로써, 기판 자중에 의한 처짐이 보상되어 기판의 중앙부와 양끝 가장자리에 대해서도 모두 균일하게 솔더볼이 플럭스에 균일하게 접촉하는 효과를 보다 높일 수 있다.

마찬가지로, 상기 기판접근단계 이전에, 정렬 비젼을 상기 기판과 상기 홀더 기판의 사이에 위치시켜, 상기 기판과 상기 홀더 기판을 정렬시키는 정렬단계를 더 포함하는 구성될 수 있다.

그리고, 상기 솔더볼의 중심은 상기 홀더 기판의 판면보다 상측에 위치하여, 솔더볼과 플럭스의 접촉이 충분히 이루어지도록 한다. 다만, 솔더볼 직경의 80%이상 홀더 기판의 판면 보다 상측에 위치하면 솔더볼을 수용부에 파지시키는 것이 불안정해지므로 바람직하지 않다.

상기 기판에는 상기 솔더볼이 2개 이상 안착되는 위치를 둘러싸는 영역에 대해 플럭스가 도포될 수 있으며, 전면(全面)에 걸쳐 도포될 수도 있다.

그리고, 상기 솔더볼 전사단계 이후에, 상기 홀더 기판을 세정하고 건조시키는 단계를; 더 포함하여, 상기 솔더볼 전사단계를 행한 홀더 기판은 세정한 후에 세정 건조된 홀더 기판을 상기 솔더볼 안착 단계에 공급할 수도 있다.

한편, 본 발명은, 미리 정해진 패턴으로 분포된 범프 형성 방법으로서, 홀더 기판의 상기 패턴으로 분포된 다수의 수용부에 솔더볼을 안착시키는 솔더볼 안착단계와; 상기 홀더 기판을 180도 회전 가능한 기판 홀더 상에 안착시키는 단계와; 상기 기판 홀더에서 작용하는 흡입압으로 상기 홀더 기판을 고정하고, 상기 홀더 기판을 180도 회전시키는 단계와; 플럭스가 도포된 기판을 거치대의 평탄면 상에 거치시키는 기판준비단계와; 상기 홀더 기판을 상기 기판에 접근시켜 상기 기판의 플럭스와 상기 솔더볼이 맞닿도록 하는 기판접근단계와; 상기 기판을 상방으로 이동시켜 상기 홀더 기판으로부터 분리시키는 것에 의해 기판의 표면에 솔더볼을 전사시키는 솔더볼 전사단계와; 상기 기판에 대해 리플로우 공정을 거쳐 상기 솔더볼이 범프로 형성되도록 하는 리플로우 단계를; 포함하는 범프 형성 방법을 제공한다.

이는, 수용부에 솔더볼이 안착된 홀더 기판을 180도 회전시켜 거치대에 위치한 기판에 솔더볼의 자중과 플럭스의 접합력에 의해 300㎛이하의 미세 솔더볼에 대해서도 원활하게 기판으로 전사할 수 있도록 하기 위함이다.

이 때, 미세 솔더볼이 홀더 기판으로부터 기판으로 전사되는 것이 보다 용이해지도록, 상기 솔더볼 전사단계는, 상기 기판 접근 단계가 행해진 이후에 상기 홀더 기판의 수용부에 정압을 작용시키는 단계를 포함할 수도 있다.

그리고, 거치대 상에 거치되는 기판과 기판 홀더에 파지되는 홀더 기판이 서로 정확하게 정렬하기 위하여, 상기 거치대의 평탄면에는 기판을 흡입하는 흡입구가 형성되어 흡입압이 작용한 상태에서 기판을 위치 고정함으로써, 기판이 완전히 평탄히 펴진 상태가 되어 홀더 기판과의 정렬이 보다 용이해진다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 미리 정해진 패턴으로 분포된 다수의 수용부에 솔더볼이 안착된 홀더 기판을 거치시키는 거치대와; 상기 솔더볼을 전사받을 기판을 파지하고, 상하 이동 및 180도 회전이 가능한 기판 홀더와; 상기 기판 홀더에 설치되어 상기 거치대 상의 상기 홀더 기판과 상기 기판이 서로 맞닿은 상태를 클램핑 고정시키는 클램퍼를; 포함하여, 상기 기판 홀더와 상기 기판이 맞닿은 상태에서 180도 회전이 가능하게 구성된 솔더볼 전사 장치를 제공한다.

이 때, 상기 기판 홀더의 일면에는 상기 기판을 파지하도록 부압이 작용하는 흡입구가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 기판 홀더와 상기 기판의 패턴이 상호 정렬되도록 상기 기판 홀더와 상기 기판의 사이에 위치하여 상기 기판과 상기 홀더 기판을 촬영하는 정렬 비젼을 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 솔더볼을 홀더 기판로부터 기판으로 전사하는 구성은 솔더볼이 350㎛ 이상의 현재 사용중인 비교적 큰 크기의 솔더볼에 대하여 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 직경이 300㎛이하의 미세 솔더볼에 대해서도 적용 가능하다는 것이 확인되었다. 따라서, 직경이 50㎛ ~ 300㎛인 솔더볼을 홀더 기판의 패턴화된 수용부에 비접촉 방식으로 안착시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 미리 정해진 패턴으로 분포된 다수의 수용부에 솔더볼이 안착된 홀더 기판을 파지하고, 180도 회전 가능한 기판 홀더와; 상기 솔더볼을 전사받을 기판을 파지하는 거치대를 포함하여 구성된 솔더볼 전사 장치를 제공한다.

상기 거치대에는 상기 기판을 거치하는 평탄면이 구비되고, 상기 평탄면에는 흡입압이 작용하는 흡입구가 다수 형성될 수 있다.

상기 기판 홀더에는 상기 홀더 기판을 흡입하는 흡입압과 부압이 선택적으로 작용하는 구멍이 형성될 수 있다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 '부압'은 대기압보다 낮은 압력을 지칭하는 것으로서 진공 상태를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 솔더볼이 안착되어 있는 홀더 기판에 기판을 접근시킨 후에, 이들이 상호 접촉한 상태를 함께 클램핑시키고 180도 회전시킨 다음에, 홀더 기판과 기판을 분리시킴으로써, 홀더 기판에 위치하였던 솔더볼이 기판의 플럭스에 의해서만 홀더 기판으로부터 기판으로 전사되는 것이 아니라, 솔더볼의 자중과 플럭스의 접착력이 배가되어 솔더볼이 홀더 기판으로부터 기판으로 전사됨에 따라, 솔더볼의 크기가 300㎛ 이하의 미세한 크기의 솔더볼에 대해서도 솔더볼에 작용하는 정전기력에도 불구하고 기판의 표면에 패턴 형상대로 솔더볼을 안착시켜, 집적화된 패턴에 부합하는 범프를 형성할 수 있는 범프 형성 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 전사 장치를 제공한다.

즉, 본 발명은 솔더볼의 직경이 100~200㎛정도로 작아지더라도 신뢰성있게 기판에 미리 정해진 패턴 형태대로 솔더볼을 안착시킬 수 있으므로, 고집적화 추세에 있는 반도체 소자에 솔더볼을 이용하여 범프를 형성하는 것을 가능하게 하는 잇점이 얻어진다.

도1a 내지 도1c는 종래의 범프 형성을 위해 기판에 솔더볼을 안착시키는 구성을 순차적으로 도시한 도면
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 전사 장치가 구비된 솔더볼 처리 장치를 도시한 정면도
도3a 내지 도3e는 비접촉 방식으로 솔더볼을 홀더 기판에 안착시키는 공정을 순차적으로 도시한 도면
도4는 솔더볼이 안착된 도3e의 홀더 기판을 이송 아암에 의해 거치대로 이동시키는 구성을 도시한 도면
도5a 내지 도5h는 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법 중 솔더볼을 전사하는 방법을 순차적으로 도시한 도면
도6a 내지 도6c는 본 발명의 제2실시예에 따른 범프 형성 방법 중 솔더볼을 전사하는 방법을 순차적으로 도시한 도면
도7은 도3e의 홀더 기판에 솔더볼이 안착된 구성의 확대도
도8은 본 발명에 적용할 수 있는 다른 형태의 기판의 확대도
도9a 내지 도9e는 본 발명의 제3실시예에 따른 범프 형성 방법 중 솔더볼을 전사하는 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 전사 장치(170-190)가 구비된 솔더볼 처리 장치(100)는, 고정 프레임(55)상에 설치되어 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 솔더볼을 안착시키는 비접촉식 솔더볼 안착 장치(110-200)와, 비접촉식 솔더볼 안착 장치(110-200)에서 솔더볼(mB)이 각 수용부(C)에 안착된 홀더 기판(H)을 이동시키는 이송 아암(160)과, 이송 아암(160)에 의해 이송된 홀더 기판(H)을 거치시키는 거치대(170)와, 거치대(170)의 상측에서 상하 방향 및 회전 가능하게 설치되고 기판(S)을 위치시키는 면이 정밀 가공된 평탄면으로 형성되고 다수의 흡입구(189a)가 형성된 기판 홀더(180)와, 홀더 기판(H)과 기판(S)의 위치를 정렬시키는 것을 확인하는 정렬 비젼(190)으로 구성된다.

상기 비접촉식 솔더볼 안착 장치(110-200)는, 홀더 기판(H)의 폭방향(120x)을 따라 이동하면서 솔더볼(mB)을 홀더 기판(H)의 표면 일측에 무작위로 낙하 공급시키는 솔더볼 공급기(110)와, 솔더볼 공급기(110)의 하측에 위치하여 솔더볼 공급기(110)를 일방(도3의 우측)으로 미세하게 하방 경사진 상태로 진동시켜 솔더볼 공급기(110)에 탑재된 솔더볼(mB)이 우측으로 천천히 이동시키는 공급기 진동체(120)와, 솔더볼 공급기(110)로부터 낙하된 솔더볼(mB)을 일방으로 이동시키도록 일방(도3의 우측)으로 미세하게 하방 경사진 상태로 진동시키는 홀더기판 진동체(130)와, 홀더기판 진동체(130)의 상측에 고정되어 홀더 기판(H)을 상면에 고정 거치하는 고정대(135)와, 홀더 기판(H)의 수용부(C) 이외에 잔류하는 솔더볼(mB)에 대해 부압을 가하여 회수하는 솔더볼 흡입기(140)와, 홀더 기판(H)의 각 수용부에 솔더볼(mB)이 하나씩 위치하였는지 여부를 시각적으로 확인하는 검사 비젼(150)으로 구성된다.

상기 솔더볼 공급기(110)는 도3a에 도시된 바와 같이 일측에는 솔더볼(mB)을 홀더 기판(H)의 표면으로 공급하도록 좁은 통로의 공급구(115)가 구비되며, 타측에는 1개 이상의 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 솔더볼(mB)을 모두 채울 수 있을 정도로 수용부(C) 개수의 수배 내지 수십배의 솔더볼이 탑재된다. 그리고, 공급기 진동체(120)가 진동함에 따라, 공급구(115)로부터 솔더볼(mB)가 홀더 기판(H)의 표면으로 조금씩 낙하시켜 공급한다.

솔더볼 공급기(110)는 홀더 기판(H)의 폭 방향(120x)으로 왕복 이동하면서 솔더볼(mB)을 홀더 기판(H)의 일측에 공급한다. 홀더 기판(H)의 폭에 비해 솔더볼 공급기(110)의 공급구(115)의 폭이 더 작지만, 이를 통해 홀더 기판(H)의 전체 표면에서 솔더볼(mB)이 일방향으로 이동할 수 있게 된다.

상기 공급기 진동체(120)는 도3b에 도시된 바와 같이 범용 리니어 피더로 적용될 수 있다. 리니어 피더를 동작시키면 그 내부에 설치된 마그네트는 작은 힘에 의해서도 큰 진동을 발생시키므로, 전자력이 전후에 경사지게 설치된 판스프링(120k)에 전달되어 전후 방향의 진동이 발생되면서, 그 상측에 위치한 솔더볼 공급기(110)에 담겨진 솔더볼(mB)이 진동 스트로크마다 조금씩 전방(홀더 기판이 위치한 방향)으로 이동하게 된다. 이에 따라, 홀더 기판(H)의 일측 상부에 위치한 솔더볼 공급기(110)의 공급구(115)로부터 솔더볼(mB)이 홀더 기판(H)의 표면에 일정한 양만큼씩 낙하하여 공급된다.

상기 홀더기판 진동체(130)도 역시 범용 리니어 피더로 적용될 수 있다. 리니어 피더를 동작시키면 전자력이 경사지게 설치된 판스프링(130k)에 전달되어 전후 방향의 진동이 발생되면서, 홀더 기판(H)의 표면으로 낙하되면서 공급된 솔더볼(mB)은 조금씩 일방향(도3c의 우측 방향)으로 이동하게 된다.

상기 고정대(135)는 홀더기판 진동체(130)의 상측에 위치하되, 도3c에 도시된 바와 같이 진공 펌프(139)에 의해 부압을 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 인가할 수 있는 공기 통로(139p)가 1개 이상 마련된다. 따라서, 고정대(135)의 표면에는 1개 이상의 흡입구(139a)가 형성된다. 고정대(135)에 위치 고정되는 홀더 기판(H)은 저면에 부압 챔버(pc)가 형성되며, 수용부(C)마다 부압이 작용할 수 있도록 수용부(C)와 부압 챔버(pc)를 연통하는 공기 통로(88)가 마련된다. 이에 따라, 고정대(135)의 상면에 홀더 기판(H)을 거치시킨 상태로 진공 펌프(139)를 동작시키면, 공기 통로(139p)를 통해 전달되는 부압에 의해 홀더 기판(H)은 고정대(135)에 밀착되어 위치 고정되고, 동시에 홀더 기판(H)에 패턴 형태로 형성된 다수의 수용부(C)에도 부압(pz)이 작용한다.

한편, 홀더 기판(H)의 표면을 따라 일방향(우측 방향)을 따라 이동하는 이동한 솔더볼(mB) 중 수용부(C)에 안착되지 못하고 바깥으로 흘러온 솔더볼(mB)을 수용하기 위하여, 고정대(135)에는 솔더볼 수거홈(135g)이 홀더 기판(H)의 둘레에 형성된다. 그리고, 도3e에 도시된 바와 같이, 솔더볼 수거홈(135g)에 수거된 솔더볼(mB)은 배출구(135a)를 통해 수집통(148)에 모인다.

상기 솔더볼 흡입기(140)는 도3d에 도시된 바와 같이,솔더볼 흡입기(140)는 홀더 기판(H)의 폭에 대응하는 길이로 슬릿 형상의 흡입구(146)를 구비하고, 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 작용하는 부압(pz)보다 절대치가 작은 부압(pz', 즉 흡입력이 더 작은 부압)이 흡입구(146)에 작용하도록 진공 범프(149)와 관로(149p)를 통해 연통 설치된다. 솔더볼 흡입기(140)는 홀더 기판(H)의 표면에 대향하게 이격 배치되고 이동 브라켓(145)에 고정 설치되어, 이동 브라켓(145)이 홀더 기판(H)의 종방향을 따라 배열된 이동 레일(55R)을 따라 이동하는 것에 의해 홀더 기판(H)의 표면에 잔류하는 솔더볼(mB)을 흡입 수거한다. 이 때, 솔더볼 흡입기(140)의 흡입구(146)에 작용하는 부압(pz')이 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 작용하는 부압(pz)보다 더 작으므로, 수용부(C)에 안착된 솔더볼(mB)은 솔더볼 흡입기(140)의 부압에도 수용부(C)에 안착된 상태를 유지한다. 흡입 수거된 솔더볼(mB)은 저장통(148)으로 이동된다.

상기 검사 비젼(150)은 솔더볼 흡입기(140)가 설치된 이동 브라켓(145)에 고정되며, 이동 브라켓(145)이 이동 레일(55R)을 이동함에 따라 검사 비젼(150)도 홀더 기판(H)의 표면을 따라 이동한다. 이를 통해, 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 솔더볼(mB1)이 하나씩 안착되었는지, 그리고 홀더 기판(H)의 수용부(C) 이외의 영역에 잔류하는 솔더볼(mB2)은 없는지 여부를 검사한다.

상기 이송 아암(160)은 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 고정대(135)에서 솔더볼(mB)이 안착된 홀더 기판(H)을 거치대(170)로 이송한다. 이를 위하여, 이송 아암(160)은 상하 방향(162z)으로 이동 가능하고 이동 레일(55R)을 따라 종방향(160y)으로도 이동하게 형성되며, 홀더 기판(H)을 파지할 수 있도록 이동바(162a)의 끝단에 그립퍼(163)가 설치된다.

아암 몸체(161)의 양측에 위치한 구동부(162)의 구멍에서 이동바(162a)가 왕복 이동하도록 구동된다. 이를 위하여, 이동바(162a)는 스크류봉으로 형성되고 구동부(162)에는 이를 구동하는 구동 모터가 설치되어(구동 모터가 아우터 모터로 선택되어 설치될 수도 있음) 구동 모터의 회전에 따라 리드 스크류의 원리로 이동바(162a)를 왕복 구동할 수도 있다. 또는, 이동바(162a)는 N, S 자석편이 교대로 위치하고 구동부(162)에는 코일이 설치되어, 코일에 흐르는 전류를 제어하여 리니어 모터의 원리로 이동바(162a)를 왕복 구동할 수도 있다. 이와 같이, 그립퍼(163)는 왕복 직선 이동하는 이동바(162a)에 의해 홀더 기판(H)을 파지하거나 놓을 수 있게 된다.

상기 거치대(170)는 이송 아암(160)에 의해 수용부(C)마다 솔더볼(mB)이 안착된 홀더 기판(H)을 거치시킨다. 거치대(170)는 표면에 다수의 흡입공(170a)이 진공 펌프(179)와 연통되게 형성되어, 홀더 기판(H)이 거치대(170) 상에 위치하면, 흡입공(170a)에 부압(pz)이 작용하여 홀더 기판(H)의 위치를 고정시킨다.

상기 기판 홀더(180)는 도5a에 도시된 바와 같이 홀더 몸체(181)와, 홀더 몸체(181)의 양측에 설치되어 이동바(182a)를 왕복 이동시키는 구동부(182)와, 이동바(182a)의 일단부에 고정되어 구동부(182)의 구동에 의해 왕복 이동하여 거치대(170)에 놓여진 홀더 기판(H)을 기판 홀더(180)에 고정시키는 클램퍼(183)로 구성된다.

여기서 홀더 몸체(181)는 상하 방향으로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 회전축(181R)을 중심으로 180도 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 홀더 몸체(181)의 일면은 정밀 가공된 평탄면으로 형성되고 다수의 흡입공(189a)이 구비된다. 이 흡입공(189a)은 진공 펌프(189)가 배관(189p)을 통해 연결되어, 진공 펌프(189)에 의해 부압이 작용하면, 솔더볼(mB)이 전사될 기판(S)을 다수의 흡입공(189a)에 작용하는 흡입압으로 견고하게 파지한다.

홀더 몸체(181)의 양측에 위치한 구동부(182)의 관통공에서 이동바(182a)가 왕복 이동하도록 구동된다. 이를 위하여, 이동바(182a)는 스크류봉으로 형성되고 구동부(182)에는 이를 구동하는 구동 모터가 설치되어(구동 모터가 아우터 모터로 선택되어 설치될 수도 있음) 구동 모터의 회전에 따라 리드 스크류의 원리로 이동바(182a)를 왕복 구동할 수도 있다. 또는, 이동바(182a)는 N, S 자석편이 교대로 위치하고 구동부(182)에는 코일이 설치되어, 코일에 흐르는 전류를 제어하여 리니어 모터의 원리로 이동바(182a)를 왕복 구동할 수도 있다. 이와 같이, 클램퍼(183)는 왕복 직선 이동하는 이동바(182a)에 왕복 운동에 의해 홀더 기판(H)을 기판(S)과 맞닿은 상태로 클램프 고정시키거나 클램핑 상태를 해제할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 클램퍼(183)의 하단에는 경사면이 구비된 걸림턱(183a)이 형성되고, 홀더 기판(H)의 바깥면 바닥부에도 클램퍼(183)의 경사면과 동일한 기울기를 갖는 경사면(Hg)이 구비되어, 클램퍼(183)가 홀더 기판(H)의 바깥면과 맞닿아 클램핑시키게 되면, 이들 경사면이 상호 슬라이딩 이동하면서 예정된 위치로 상호 고정된다.

상기 정렬 비젼(190)은 이동 레일(55R)을 따라 종방향으로 이동 가능한 슬라이더(191)에 고정된다. 홀더 기판(H)에 안착된 솔더볼(mB)이 기판(S)으로 정확하게 전사되기 위해서는 홀더 기판(H)의 패턴과 기판(S)의 패턴이 정확하게 정렬되어야 하므로, 솔더볼(mB)의 전사 공정 이전에 정렬 비젼(190)이 홀더 기판(H)과 기판(S)의 사이로 위치하여 2군데 이상에서 상,하측을 촬영하여 이들 패턴이 일치하는 지 여부를 확인한다.

이하, 상기와 같이 구성된 솔더볼 처리 장치(100)를 이용한 본 발명의 제1실시예에 따른 범프 형성 방법을 상술한다.

단계 1: 미리 정해진 패턴으로 분포된 다수의 수용부(C)가 구비된 홀더 기판(H)에 솔더볼(mB)을 하나씩 안착시킨다. 이를 위하여, 먼저 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 빈 홀더 기판(H)을 고정대(135) 상에 거치시키고, 진공 펌프(139)로 홀더 기판(H)의 위치를 고정한 후, 솔더볼 공급기(110)와 공급기 진동체(120)를 레일(12x)을 따라 이동시키면서, 공급기 진동체(120)와 홀더기판 진동체(130)를 가동시켜 솔더볼 공급기(110)로부터 홀더 기판(H)의 일측부에 솔더볼(mB)을 조금씩 낙하시키는 방식으로 공급한다.

이 때, 홀더 기판(H)은 하측에 위치한 홀더기판 진동체(130)의 진동에 의해 가진되므로, 도3c에 도시된 바와 같이 홀더 기판(H)의 일측에 낙하한 다수의 솔더볼(mB)은 홀더 기판(H)의 판면을 따라 종방향 경로로 되튀면서 홀더 기판(H)을 가로지르는 일방향(77p)으로 이동한다. 홀더 기판(H)의 다수의 수용부(C)에는 부압(pz)이 작용하므로, 홀더 기판(H)을 가로지르는 솔더볼(mB)의 일부(mB1)가 수용부(C)에 안착되고, 나머지 솔더볼(mB2, mB3)는 수거홈(135g)에 수거되거나 홀더 기판(H)의 표면에 잔류한다.

그리고, 도3d에 도시된 바와 같이 진공 펌프(139)를 작동시켜 솔더볼 흡입기(140)의 흡입구(146)에 부압(pz')이 작용하도록 한 상태에서, 이동 브라켓(145)을 이동 레일(55R)을 따라 종방향(145y)으로 이동하여 홀더 기판(H)의 표면에 잔류하는 솔더볼(mB2)을 수거한다. 이 때, 홉입구(146)의 부압(pz')은 수용부(C)의 부압(pz)보다 낮으므로, 수용부(C)에 안착된 솔더볼(mB1)은 흡입구(146)로 빨려 수거되지 않는다. 그리고 나서, 이동 브라켓(145)에는 솔더볼 흡입기(140)와 검사 비젼(150)이 탑재되어 있으므로, 이동 브라켓(145)의 이동에 따라 검사 비젼(150)이 솔더볼 흡입기(140)에 후행하면서, 홀더 기판(H)의 수용부(C)에만 솔더볼(mB1)이 하나씩 위치하였는지 여부를 검사한다. 이와 같은 공정을 통해, 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 솔더볼(mB)을 하나씩 안착시킨다.

단계 2: 그리고 나서, 도4에 도시된 바와 같이 홀더 기판(H)은 고정대(135)로부터 거치대(170)로 이송 아암(160)에 의해 이송되고, 거치대(170)에 부압(pz)을 작용시켜 홀더 기판(H)을 거치대(170) 상에 위치 고정시킨다.

이와 동시에, 홀더 기판(H)의 솔더볼을 안착시킬 기판(S)을 준비한다. 기판(S)의 저면에는 패턴 형태에 따라 플럭스(F)가 도포될 수도 있고, 도8에 도시된 바와 같이 2개 이상의 솔더볼이 위치하는 영역에 대해 플럭스(F')가 서로 연결된 형태로 도포될 수도 있다.

그리고, 도5a에 도시된 바와 같이 기판(S)을 기판 홀더(180)의 평탄면(180s)에 위치 고정시킨다. 이를 위하여, 기판 홀더(180)의 몸체(181)를 회전축(181R)을 중심으로 180도 회전시킨후, 기판(S)을 평탄면(180s)에 올려 놓은 후, 진공 펌프(189)를 작동시켜 기판(S)이 흡입구(189a)의 흡입압에 의해 위치 고정되도록 한다. 그리고 다시 회전축(181R)을 180도 회전시켜 도5a에 도시된 바와 같이 기판(S)의 플럭스(F)가 바닥을 향하도록 한다. 이 때, 기판(S)은 다수의 흡입구(189a)에 의해 흡착되어 위치 고정되므로, 기판(S)의 자중에 의해 중앙부가 하방으로 더 처지게 되는 현상이 억제된다.

단계 3: 그리고 나서, 도5b에 도시된 바와 같이 정렬 비젼(190)이 홀더 기판(H)과 기판(S)의 사이에 위치하여, 홀더 기판(H)의 패턴과 기판(S)의 패턴이 일치하는지 여부를 검사한다. 그리고, 이들 두 기판(H, S)의 위치가 정렬되지 않으면, 기판 홀더(180)를 위치 이동하여 상호 정렬시킨다.

단계 4: 그리고 나서, 도5c에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(180)를 하방으로 이동시켜 기판(S)을 홀더 기판(H)에 접근시킨다. 이 때, 기판 홀더(180)의 솔더볼(mB)은 기판(S)의 플럭스(F)에 접촉할 수도 있고, 약간의 틈새만큼 이격될 수도 있다. 기판 홀더(180)와 기판(S)은 z'만큼 이격된 상태가 된다.

단계 5: 그리고 나서, 도5d에 도시된 바와 같이, 구동부(182)로 이동바(182a)를 내측(183d')으로 이동시켜, 클램퍼(183)의 걸림턱(183a)이 홀더 기판(H)의 바깥 경사면(Hg)에 접촉한다. 클램퍼(183)의 내측으로의 이동은 클램퍼(183)의 내측 수직벽이 홀더 기판(H)의 바깥 수직벽과 맞닿을 때까지 진행된다. 이에 따라, 홀더 기판(H)의 경사면(Hg)과 클램퍼 걸림턱(183a)의 경사면이 상호 맞닿으면서 슬라이딩하여, 홀더 기판(H)과 기판 홀더(180)는 솔더볼(mB)과 플럭스(F)가 서로 적당히 맞닿게 된다. 즉, 기판 홀더(180)와 기판(S)은 미리 예정된 z만큼 이격된 상태로 위치하면서, 클램퍼(183)의 고정에 의해 이들(S, H)의 상대 위치가 고정된다. 그리고, 거치대(170)에 작용하는 부압은 제거된다.

이 때, 홀더 기판(H)의 솔더볼(S)과 기판(S)의 플럭스(F)와 보다 확실히 접촉된 상태가 되도록, 도7에 도시된 바와 같이 홀더 기판(H)의 수용부(C)는 얕게 형성되는 것이 좋다. 즉, 솔더볼(mB)의 중심(Bc)은 홀더 기판(H)의 판면(Hs)보다 상측에 위치한다. 보다 구체적으로는, 솔더볼(mB)은 그 직경(d)의 60% 내지 80%에 해당하는 길이(w1)는 홀더 기판(H)의 판면(Hs)보다 상측에 위치하고, 직경(d)의 20% 내지 40%에 해당하는 길이(w2)는 홀더 기판(H)의 판면(Hs)보다 낮은 수용부(C)에 위치한다. 솔더볼의 직경의 60%에 비하여 적은 만큼 솔더볼이 홀더 기판의 판면에 대해 노출되면, 솔더볼을 홀더 기판에서 기판으로 전사하는 공정에서 홀더 기판에 과도한 양의 플럭스가 묻게 되는 문제가 야기되며, 솔더볼의 직경의 80%이상 홀더 기판의 판면에 대해 노출되면 홀더 기판의 수용부에 흡입압을 가하여 솔더볼을 파지하는 것이 어려워지기 때문이다. 다만, 홀더 기판(H)의 수용부(C)가 깊게 형성되어 솔더볼(mB)의 직경의 80%이상이 수용부(C) 내에 위치하더라도, 본 발명이 적용될 수 있다.

단계 6: 그리고 나서, 도5e에 도시된 바와 같이, 클램핑 고정된 기판(S)과 홀더 기판(H)을 상방(180z')으로 이동시켜 거치대(170)로부터 홀더 기판(H)을 이격시킨 다음에, 도5f에 도시된 바와 같이, 회전축(181R)을 중심으로 기판 홀더(180)를 180도 회전시킨다. 이에 따라, 홀더 기판(H)이 뒤집힌 상태로 기판(H)의 상측에 위치하게 되고, 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 하나씩 안착되어 있던 솔더볼(mB)은 자체의 자중에 의해 그리고 플럭스(F)의 접착력에 의해 기판(S)에 의해 지지되게 된다. 솔더볼(mB)의 직경(d)이 50㎛ 이상 300㎛ 이하로 매우 작더라도, 기판 홀더(H)와 솔더볼(mB)의 정전기력이 작용하더라도, 솔더볼(mB)이 플럭스(F)에 접촉한 상태로 180도 회전시켜 솔더볼(mB)의 자중 방향과 플럭스(F)의 접착력 방향을 같은 방향으로 유도함으로써 의해 홀더 기판(H)의 솔더볼(mB)은 확실히 기판(S)으로 전사된다.

단계 7: 그리고 나서, 도5g에 도시된 바와 같이 기판 홀더(H)을 기판(S)으로부터 분리시키기 위한 흡착기(66)를 홀더 기판(H)의 저면에 부착시킨후 흡착력(66p)을 작용시킨다. 그 다음, 도5h에 도시된 바와 같이, 클램퍼(183)를 외측(183d)으로 이동시켜 클램핑 상태를 해제시킨 후, 흡착기(66)를 상방(Hz)으로 이동시켜 상측에 위치한 홀더 기판(H)을 기판(S)으로부터 분리시킨다.

이에 따라, 기판(S)의 표면에는 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 위치했던 모든 솔더볼(mB)이 전사된다.

단계 8: 그리고 나서, 상기 기판(S)은 이송 로봇에 의해 리플로우 챔버로 이동하여 리플로우 공정을 거쳐, 구형 솔더볼(mB)이 타원형 또는 반구형 범프로 형성시킨다.

단계 9: 한편, 직경(d)이 작은 솔더볼(mB)을 플럭스(F)에 밀착시켜 기판(S)에 전사하게 되면, 기판(S)의 플럭스(F)는 홀더 기판(H)의 표면(Hs)에 필연적으로 묻게 된다. 따라서, 도면에 도시되지 않았지만 솔더볼(mB)의 전사에 사용된 홀더 기판(H)은 세정후 단계 1의 솔더볼 안착 공정에 투입된다. 이와 같이 홀더 기판(H)의 세정 공정이 필요하므로, 단계 1에 투입되는 새로운 홀더 기판(H)은 다수의 홀더 기판(H)을 준비해 놓은 후, 이 중 하나씩 고정대(135)에 투여된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 범프 형성 방법은 솔더볼의 자중과 플럭스의 접착력이 배가되어 솔더볼이 홀더 기판으로부터 기판으로 전사됨에 따라, 솔더볼의 크기가 300㎛ 이하의 미세한 크기의 솔더볼에 대해서도 솔더볼에 작용하는 정전기력에도 불구하고 기판의 표면에 패턴 형상대로 정확하게 솔더볼을 전사할 수 있으며, 솔더볼의 직경이 100~200㎛정도로 작아지더라도 신뢰성있게 기판에 미리 정해진 패턴 형태대로 솔더볼을 안착시킬 수 있으므로, 고집적화 추세에 있는 반도체 소자의 제조에 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 범프 형성 방법을 상술한다. 다만, 전술한 제1실시예의 범프 형성 방법과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 본 발명의 제2실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

단계 1: 제1실시예에서와 마찬가지로, 도3a 내지 도3e에 도시된 공정을 통해 미리 정해진 패턴으로 분포된 다수의 수용부(C)가 구비된 홀더 기판(H)에 솔더볼(mB)을 하나씩 안착시킨다.

단계 2: 그리고 나서, 도4에 도시된 바와 같이 홀더 기판(H)은 고정대(135)로부터 거치대(170)로 이송 아암(160)에 의해 이송되고, 도6a에 도시된 바와 같이 거치대(170)의 둘레에 부압(pz)을 작용시켜 홀더 기판(H)을 거치대(170) 상에 위치 고정시킨다.

이와 동시에, 홀더 기판(H)의 솔더볼을 안착시킬 기판(S)을 준비한다. 기판(S)의 저면에는 패턴 형태에 따라 플럭스(F)가 도포될 수도 있고, 도8에 도시된 바와 같이 2개 이상의 솔더볼이 위치하는 영역에 대해 플럭스(F')가 서로 연결된 형태로 도포될 수도 있다.

그리고, 도6a에 도시된 바와 같이 기판(S)을 기판 홀더(180')의 평탄면(180s)에 위치 고정시킨다. 이를 위하여, 기판 홀더(180')의 몸체(181)를 회전축(181R)을 중심으로 180도 회전시킨후, 기판(S)을 평탄면(181s)에 올려 놓은 후, 진공 펌프(189)를 작동시켜 기판(S)이 흡입구(189a)의 흡입압에 의해 위치 고정되도록 한다. 그리고 다시 회전축(181R)을 180도 회전시켜 기판(S)의 플럭스(F)가 바닥을 향하도록 한다. 이 때, 기판(S)은 다수의 흡입구(189a)에 의해 흡착되어 위치 고정되므로, 기판(S)의 자중에 의해 중앙부가 하방으로 더 처지게 되는 현상이 억제된다.

단계 3: 그리고 나서, 도5b에 도시된 바와 같이 정렬 비젼(190)이 홀더 기판(H)과 기판(S)의 사이에 위치하여, 홀더 기판(H)의 패턴과 기판(S)의 패턴이 일치하는지 여부를 검사하여, 두 기판(H, S)의 위치를 상호 정렬시킨다.

단계 4: 그리고 나서, 도6b에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(180')를 하방(180d)으로 이동시켜 기판(S)을 홀더 기판(H)에 접근시킨다. 이 때, 기판 홀더(180')의 솔더볼(mB)은 기판(S)의 플럭스(F)에 접촉하는 위치까지 하방 이동시킨다.

기판 홀더(180')에 파지된 기판(S)은 정밀 가공된 평탄면(181s)에 분포된 흡입공(189a)의 부압에 의해 전체적으로 균일하게 편평한 상태가 유지되므로, 기판 홀더(180')가 하방으로 이동하여 홀더 기판(H)의 솔더볼(mB)과 접촉하면, 전체적으로 균일한 만큼 플럭스(F)와 솔더볼(mB)이 접촉한다. 이 때, 거치대(170')에 설치된 정압 펌프(179')를 통해 정압(pz")이 작용하여 솔더볼(mB)이 플럭스(F)를 향해 들려지도록 한다. 이에 의해, 솔더볼(mB)과 홀더 기판(H)의 사이에 정전기력이 작용하더라도, 모든 솔더볼(mB)은 정압(pz")에 의해 기판(H)의 플럭스(F)로 전사된다.

단계 5: 도6c에 도시된 바와 같이 단계 4에서 정압이 작용함과 동시에 기판 홀더(180')는 상방(180d')으로 이동시킨다. 이에 의해, 기판 홀더(180')에 파지된 기판(S)에는 패턴 형태에 따라 솔더볼(mB)이 전사된 형태가 된다.

단계 6: 그리고 나서, 상기 기판(S)은 이송 로봇에 의해 리플로우 챔버로 이동하여 리플로우 공정을 거쳐, 구형 솔더볼(mB)이 타원형 또는 반구형 범프로 형성시킨다.

단계 7: 한편, 직경(d)이 300㎛ 이하인 솔더볼(mB)을 플럭스(F)에 밀착시켜 기판(S)에 전사하는 경우에는, 기판(S)의 플럭스(F)는 홀더 기판(H)의 표면(Hs)에 필연적으로 묻게 된다. 따라서, 도면에 도시되지 않았지만 솔더볼(mB)의 전사에 사용된 홀더 기판(H)은 세정후 단계 1의 솔더볼 안착 공정에 투입된다.

이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 범프 형성 방법을 상술한다. 다만, 전술한 제1실시예 또는 제2실시예의 범프 형성 방법과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 본 발명의 제3실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 제3실시예에 따른 범프 형성 방법은 이송 아암(160)에 의해 홀더 기판(H)을 거치대로 이송하는 대신에 기판 홀더(280)로 이송하고, 회전축(281a)을 중심으로 180도(281r) 이상 만큼 회전 가능한 기판 홀더(280)를 이용하여 거치대(270)에 거치된 기판(S) 상에 전사된다는 데 특징이 있다. 이를 살펴보면 다음과 같다.

단계 1: 제1실시예에서와 마찬가지로, 도3a 내지 도3e에 도시된 공정을 통해 미리 정해진 패턴으로 분포된 다수의 수용부(C)가 구비된 홀더 기판(H)에 솔더볼(mB)을 하나씩 안착시킨다.

단계 2: 그리고 나서, 도9a에 도시된 바와 같이 홀더 기판(H)은 고정대(135)로부터 뒤집힌 기판 홀더(280)로 이송 아암(160)에 의해 이송되고, 기판 홀더(280)와 맞닿는 홀더 기판(H)의 둘레에 제1진공펌프(289)로 부압(pz1)을 작용시켜 홀더 기판(H)을 기판 홀더(280)의 몸체(281) 일면에 위치 고정시킨다. 그리고, 제2펌프(289')로 부압(pz2)을 작용시켜 홀더 기판(H)의 수용부(C)에 안착된 솔더볼(mB)을 견고하게 위치고정시킨다.

이와 동시에, 홀더 기판(H)의 솔더볼을 안착시킬 기판(S)을 준비한다. 기판(S)의 저면에는 패턴 형태에 따라 플럭스(F)가 도포될 수도 있고, 도8에 도시된 바와 같이 2개 이상의 솔더볼이 위치하는 영역에 대해 플럭스(F')가 서로 연결된 형태로 도포될 수도 있다.

그리고, 도9b에 도시된 바와 같이 준비된 기판(S)을 거치대(270)의 평탄면(271s)에 거치시킨 후, 진공 펌프(279)로부터 배관(279p)을 통해 평탄면(271s)에 흡입압을 인가하여, 기판(S)을 거치대(270) 상에 위치 고정시킨다.

단계 3: 그리고 나서, 도5b에 도시된 바와 같이 상, 하측을 동시에 촬영하는 정렬 비젼(190)이 홀더 기판(H)과 기판(S)의 사이에 위치하여, 홀더 기판(H)의 패턴과 기판(S)의 패턴이 일치하는지 여부를 검사하여, 두 기판(H, S)의 위치를 상호 정렬시킨다.

단계 4: 그리고 나서, 도9b에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(280)를 180도 회전시켜 홀더 기판(H)에 파지된 솔더볼(mB)이 하방을 향하도록 한다. 이 때, 홀더 기판(H)에는 흡입압(pz2)이 작용하므로, 솔더볼(mB)은 홀더 기판(H)의 수용부(C)에서 이탈되지 않는다.

단계 5: 그리고 나서, 도9c에 도시된 바와 같이 기판 홀더(280)를 하방(180d)으로 이동시켜 홀더 기판(H)을 기판(S)에 접근시킨다. 이 때, 기판 홀더(280)의 솔더볼(mB)이 기판(S)의 플럭스(F)에 접촉하는 위치까지 하방 이동된다.

기판(S)은 정밀 가공된 평탄면(271s)에 분포된 흡입공의 부압에 의해 전체적으로 균일한 편평한 상태가 유지되므로, 기판 홀더(280)가 하방으로 이동하여 홀더 기판(H)의 솔더볼(mB)과 접촉하면, 전체적으로 균일한 만큼 플럭스(F)와 솔더볼(mB)이 접촉한다.

단계 6: 그리고 나서, 도9d에 도시된 바와 같이 기판 홀더(280)의 제2펌프(289')는 반대로 정압(pz3)을 가하여 솔더볼(mB)이 플럭스(F)를 향해 하방으로 이동하는 힘이 작용하도록 한다. 이에 의해, 솔더볼(mB)과 홀더 기판(H)의 사이에 정전기력이 작용하더라도, 모든 솔더볼(mB)은 정압(pz3)에 의해 기판(H)의 플럭스(F)로 전사된다.

여기서, 상기 제2펌프(289')는 외형상 하나의 펌프로 형성될 수 있지만, 정압 펌프와 부압 펌프가 각각 별도로 구성되고 나란히 배열되어 흡입공에 선택적으로 정압 또는 부압을 인가하는 형태로 구성될 수도 있다.

단계 7: 그리고 나서, 도9e에 도시된 바와 같이 단계 6에서 작용한 정압보다 더 낮은 미약한 정압(pz3')을 유지한 상태로 기판 홀더(280)를 상방(280d')으로 이동시킨다. 이에 의해, 거치대(270)에 파지된 기판(S)에는 패턴 형태에 따라 솔더볼(mB)이 전사된 형태가 된다.

단계 8: 그리고 나서, 상기 기판(S)은 이송 로봇에 의해 리플로우 챔버로 이동하여 리플로우 공정을 거쳐, 구형 솔더볼(mB)이 타원형 또는 반구형 범프로 형성시킨다.

단계 9: 한편, 직경(d)이 300㎛ 이하인 솔더볼(mB)을 플럭스(F)에 밀착시켜 기판(S)에 전사하는 경우에는, 기판(S)의 플럭스(F)는 홀더 기판(H)의 표면(Hs)에 필연적으로 묻게 된다. 따라서, 도면에 도시되지 않았지만 솔더볼(mB)의 전사에 사용된 홀더 기판(H)은 세정후 단계 1의 솔더볼 안착 공정에 투입된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

100: 솔더볼 처리 장치 110: 솔더볼 공급기
120: 공급기 진동체 130: 홀더기판 진동체
135: 고정대 135g: 솔더볼 수거홈
140: 솔더볼 흡입기 145: 이동 브라켓
146: 흡입구 200: 검사 비젼
160: 이송 아암 170: 거치대
180: 기판 홀더 180s: 홀더 평탄면
183: 클램퍼 190: 정렬 비젼
C: 수용부 H: 홀더 기판
mB : 솔더볼 S: 기판

Claims (23)

1. 미리 정해진 패턴으로 분포된 범프 형성 방법으로서,
   홀더 기판의 상기 패턴으로 분포된 다수의 수용부에 직경이 50㎛ 이상 300㎛이하인 솔더볼을 안착시키는 솔더볼 안착단계와;
   기판 홀더의 평탄한 저면에 부압을 작용하여 플럭스가 도포된 기판을 평탄하게 밀착 고정시키는 기판준비단계와;
   상기 기판을 상기 홀더 기판에 접근시켜 상기 기판의 플럭스와 상기 솔더볼이 맞닿도록 하는 기판접근단계와;
   상기 기판을 상방으로 이동시켜 상기 홀더 기판으로부터 분리시키는 것에 의해 기판의 표면에 솔더볼을 전사시키는 솔더볼 전사단계와;
   상기 기판에 대해 리플로우 공정을 거쳐 상기 솔더볼이 범프로 형성되도록 하는 리플로우 단계를;
   포함하는 범프 형성 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 솔더볼 전사단계는,
   상기 기판 접근 단계가 행해진 이후에 상기 홀더 기판의 수용부에 정압을 작용시키는 단계를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 솔더볼 전사단계는,
   상기 기판 접근 단계가 행해진 이후에 상기 홀더 기판의 수용부에 정압을 작용시키는 단계를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
   
4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판접근단계 이전에,
   정렬 비젼을 상기 기판과 상기 홀더 기판의 사이에 위치시켜, 상기 기판과 상기 홀더 기판을 정렬시키는 정렬단계를;
   더 포함하는 범프 형성 방법.
   
5. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기판에는 상기 솔더볼이 2개 이상 안착되는 위치를 둘러싸는 영역에 대해 플럭스가 도포된 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 기판에 도포된 플럭스는 전면에 걸쳐 도포된 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
   
7. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 솔더볼의 중심은 상기 홀더 기판의 판면보다 상측에 위치한 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
   
8. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 솔더볼은 그 직경의 60% 내지 80% 만큼 상기 홀더 기판의 판면보다 상측에 위치한 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
   
9. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 솔더볼 안착단계는,
   요입 형성된 다수의 수용부를 구비한 홀더 기판을 위치 고정시키고 상기 수용부에 부압을 작용시키는 홀더기판 고정단계와;
   상기 솔더볼 공급기로부터 다수의 솔더볼을 상기 홀더 기판의 일측에 솔더볼을 낙하시키는 솔더볼 낙하단계와;
   상기 홀더 기판의 표면에 낙하된 솔더볼이 상기 홀더 기판의 판면을 따라 일방향으로 이동하도록 진동시키는 홀더기판 진동단계를;
   포함하여, 상기 홀더 기판의 표면을 따라 일방으로 이동하는 상기 솔더볼이 부압으로 작용하는 상기 다수의 수용부로 안착되는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
   
10. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 솔더볼 전사단계 이후에,
    상기 홀더 기판을 세정하고 건조시키는 단계를;
    더 포함하여, 상기 솔더볼 전사단계를 행한 홀더 기판은 세정한 후에 세정 건조된 홀더 기판을 상기 솔더볼 안착 단계에 공급하는 것을 특징으로 하는 범프 형성 방법.
    
    
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