KR101502150B1 - 솔더볼 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 범핑을 위하여 볼마스크의 상부에 솔더볼을 공급하여 볼 범핑공정을 진행하는 솔더볼 공급장치를 개시한다. 본 발명에 따른 솔더볼 공급장치는, 저면이 개방된 원통 형상이고, 내벽 하단에 기체분사구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 천정 중앙을 관통하는 축; 상기 축의 하단에 결합되어 상기 하우징의 내벽과 일정한 간격을 유지한 채 회전하며, 저면에 볼 유지영역이 형성된 가이드패드; 상기 가이드패드의 상부로 솔더볼을 공급하는 볼공급수단; 상기 하우징의 상기 기체분사구로 기체를 공급하는 기체공급수단; 상기 축을 회전시키는 회전구동수단을 포함한다.
본 발명에 따르면 가이드패드 저면에 형성된 볼 유지영역에 솔더볼을 모은 상태에서 볼 범핑공정이 진행되므로 종래보다 적은 양의 솔더볼을 사용하여 볼 범핑공정을 진행할 수 있다. 또한 가이드패드의 돌출패턴을 사용하여 솔더볼의 이동을 제한하므로 기체분사만으로 솔더볼을 유지시키는 종래 방식에 비해 기체압을 낮출 수 있고 이로 인해 솔더볼의 손실율을 줄일 수 있다. 또한 솔더볼 공급 및 범핑공정을 완전 자동화할 수 있고 잔류 솔더볼 제거가 용이하므로 볼 범핑공정의 전반적인 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

솔더볼 공급장치{Solder ball supplier}

본 발명은 웨이퍼 등의 기판에 솔더볼을 부착하는 볼 범핑 장비에 관한 것으로서, 구체적으로는 볼 가이드유닛을 사용하여 볼마스크 상부의 볼 유지영역에 솔더볼을 모은 상태에서 범핑 공정을 진행하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 패키지를 제조하기 위해서는, 먼저 웨이퍼에 소정의 박막을 증착하고 증착된 박막을 포토리소그래피 및 식각 공정을 거쳐 회로패턴을 형성해야 한다.

또한 회로패턴이 형성된 웨이퍼를 다시 개별 다이(또는 칩)로 절단(sawing)하고, 절단된 개별 다이를 PCB기판에 부착하고 몰딩하는 패키징 공정을 수행해야 한다.

이와 같이 종래에는 웨이퍼를 개별 다이로 분할한 후에 각 다이별로 패키징 공정을 진행하는 것이 일반적이었다. 그러나 최근에는 볼 범핑(ball bumping) 기술이 정교해지면서 웨이퍼를 절단하기 전에 마스크를 이용하여 웨이퍼의 전면에 다수의 솔더볼을 한꺼번에 부착하는 웨이퍼 범핑 방법이 많이 사용되고 있다.

종래의 일반적인 웨이퍼 범핑 방법은 다음과 같은 순서로 진행된다.

먼저 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 척(10)의 상부에 웨이퍼(W)를 안치한 상태에서 플럭스마스크(20)를 웨이퍼(W)의 상부에 위치시키고, 플럭스마스크(20)의 상부에서 블레이드(22)로 플럭스(F)를 스퀴징하면 플럭스마스크(20)의 마스크홀을 통과한 플럭스(F)가 웨이퍼(W)의 소정 위치에 도팅(dotting)된다.

이어서 웨이퍼(W)의 상부에 볼마스크(30)를 위치시킨 다음 볼마스크(30)의 상부에 솔더볼(B)을 붓는다. 이어서 브러쉬(32)를 사용하여 볼마스크(30)의 상부에 솔더볼(B)을 충분히 분산시켜서 솔더볼(B)이 마스크홀을 통과하도록 하면서 잔류 솔더볼을 일측으로 모으고, 모인 잔류 솔더볼을 제거해야 한다.

그런데 볼마스크(30)의 상부에 솔더볼(B)을 붓고 수작업으로 브러싱을 해가면서 잔류 솔더볼을 제거하는 과정은 작업 시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

이에 따라 최근에는 자동화된 솔더볼 공급장치가 많이 소개되고 있다.

일 예로서, 일본특허 제4130526호(2008.05.30 등록)는 기판의 직경에 대응하는 길이를 갖는 호퍼의 일측에 회수유닛을 결합하고, 호퍼가 볼마스크의 상부에서 이동하면서 솔더볼을 공급하면 뒤따르는 회수유닛이 잔류 솔더볼을 흡입하여 제거하는 방식의 솔더볼 공급장치를 소개하고 있다.

그런데 이 방식에 따르면 마스크홀에 투입된 솔더볼이 회수유닛의 흡인력에 의해 다시 빠져나올 위험이 있다. 이를 방지하기 위해서 상기 일본특허는 마스크 지지테이블에 흡인홀을 형성하여 마스크홀에 투입된 솔더볼을 흡착할 수 있도록 하였다.

그런데 상기 일본특허의 장치는 호퍼가 이동하면서 볼마스크의 상부에 충분한 양의 솔더볼을 계속 공급해야 하므로 볼 사용량이 과다해지는 단점이 있다. 또한 솔더볼의 크기가 미세할수록 또는 기판이 커질수록 마스크 테이블에 흡인홀을 형성하는 것이 매우 어렵고 이로 인해 장치의 제작비용이 크게 증가하는 문제가 있다.

다른 예로서, 일본공개특허 제2010-177230호(2010.08.12 공개)는 호퍼의 주변에 원형의 에어분출장치를 설치한 소위 사이클론 방식의 솔더볼 공급장치를 소개하고 있다. 이 방식은 솔더볼이 기판의 주변으로 분산되지 않으므로 종래보다 적은 수의 볼을 사용할 수 있는 장점이 있으나, 기판 위에서 이동하면서 동작할 경우 에어분출장치의 강한 풍압에 의해 마스크홀에 진입한 솔더볼이 다시 빠져나올 위험이 있다. 또한 풍압만으로 솔더볼을 중앙에 유지시켜야 하므로 강한 풍압에 의해 충돌횟수와 충격량이 증가하여 솔더볼이 손상되어 제품 불량이 초래될 우려가 있다. 또한 잔류볼을 회수할 수 있는 수단이 없어 별도의 회수작업이 필요하므로 생산성을 높이는데 한계가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서 볼 범핑 공정에서의 솔더볼 사용량과 손실율을 줄임으로써 비용을 절감하고 생산성을 높일 수 있는 솔더볼 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 솔더볼 공급과 잔류 솔더볼의 회수를 자동화하고, 단일 장치에서 솔더볼 공급과 회수가 진행될 수 있도록 함으로써 생산성과 작업편의성을 크게 향상시킬 수 있는 솔더볼 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 볼마스크의 상부에 솔더볼을 공급하면서 볼 범핑공정을 진행하는 솔더볼 공급장치에 있어서, 저면이 개방된 원통 형상이고, 내벽 하단에 기체분사구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 천정 중앙을 관통하는 축; 상기 축의 하단에 결합되어 상기 하우징의 내벽과 일정한 간격을 유지한 채 회전하며, 저면에 볼 유지영역이 형성된 가이드패드; 상기 가이드패드의 상부로 솔더볼을 공급하는 볼공급수단; 상기 하우징의 상기 기체분사구로 기체를 공급하는 기체공급수단; 상기 축을 회전시키는 회전구동수단을 포함하는 솔더볼 공급장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치에서, 상기 가이드패드의 저면에는 상기 볼 유지영역의 주변을 따라 다수의 돌출패턴이 형성되고, 상기 다수의 돌출패턴의 사이 공간은 솔더볼의 이동경로로 제공될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치에서, 상기 가이드패드의 중앙에는 상하로 관통되는 배출공이 형성되고, 상기 배출공은 상기 축을 관통하여 상기 축의 상단에 연결된 배출포트와 연통될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치에서, 상기 가이드패드의 측면부와 상기 하우징의 내벽사이의 간극은 솔더볼의 직경보다 크고 솔더볼 직경의 2배보다 작을 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치에서, 상기 기체분사구는 상기 하우징의 내벽 하단에 하향 경사지도록 형성되고, 상기 볼마스크와 상기 가이드패드의 사이 공간으로 기체를 분사할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치의 상기 기체공급수단은, 상기 하우징의 외측에 결합된 기체공급포트; 상기 하우징의 측벽 내부에 원주방향으로 형성되고, 상기 기체분사구와 연통하는 확산유로; 상기 기체공급포트와 상기 확산유로를 연결하는 기체공급유로를 포함할 수 있다.

또한 본 발명은, 볼마스크의 상부에 솔더볼을 공급하여 볼 범핑공정을 진행하는 솔더볼 공급장치에 있어서, 저면이 개방된 원통 형상이고, 내벽 하단에 기체분사구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 천정 중앙을 관통하는 축; 상기 축의 하단에 결합되어 상기 하우징의 내벽과 일정한 간격을 유지하며, 저면에 볼 유지영역이 형성된 가이드패드; 상기 가이드패드의 상부로 솔더볼을 공급하는 볼공급수단; 상기 하우징의 상기 기체분사구로 기체를 공급하는 기체공급수단; 상기 축에 연결되어 상기 가이드패드를 진동시키는 진동발생수단을 포함하는 솔더볼 공급장치를 제공한다.

본 발명에 따르면 볼 가이드유닛의 내부로 투입된 솔더볼이 가이드패드 저면에 형성된 볼 유지영역에 계속 유지되므로 종래보다 적은 양의 솔더볼을 사용하여 보다 효율적으로 볼 범핑공정을 진행할 수 있다.

또한 가이드패드의 돌출패턴을 사용하여 솔더볼의 이동을 제한하므로 기체분사만으로 솔더볼을 유지시키는 종래 방식에 비해 기체압을 낮출 수 있고 이를 통해 솔더볼의 손실율을 줄일 수 있다.

또한 볼 범핑이 완료된 후 볼마스크의 홀패턴 바깥쪽으로 이동하여 잔류 솔더볼을 강한 진공압으로 흡인하므로 솔더볼 회수가 매우 편리한 장점이 있다.

또한 솔더볼 공급 및 잔류 솔더볼 회수를 완전 자동화할 수 있고, 특히 솔더볼 공급과 회수작업이 단일 장치에 의해 수행되므로 볼 범핑공정의 전반적인 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 웨이퍼 범핑 방법을 예시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치의 사시도
도 3은 볼 공급부의 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 볼 가이드유닛의 단면도
도 5는 하우징의 기체분사방향을 예시한 도면
도 6 및 도 7은 각각 가이드패드의 여러 실시예를 나타낸 도면
도 8은 도 4의 A부분 확대도
도 9는 도 4의 B부분 확대도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치의 유량제어 구성도
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 볼 가이드유닛의 이동경로를 예시한 도면
도 12는 잔류 솔더볼을 회수하는 모습을 예시한 도면
도 13은 기판과 마스크가 척에 함께 흡착된 모습을 나타낸 도면

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 먼저 본 발명은 솔더볼 공급장치에 관한 것이고 본 발명의 범위가 웨이퍼 범핑에 한정되는 것은 아니므로 이하에서는 웨이퍼를 포함하여 솔더볼 범핑이 필요한 모든 자재를 '기판'이라 하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급 장치(100)는 도 2의 사시도에 나타낸 바와 같이, 메인프레임(110)과, 메인프레임(110)에 의해 지지되는 수평구동수단(130)과, 수평구동수단(130)에 장착되어 수평 운동하는 볼 공급부(150)를 포함한다.

수평구동수단(130)은 x축 가이드(132)를 따라 제1수평이동프레임(133)을 이동시키는 x축 구동부(131)와, 제1수평이동프레임(133)에 설치된 y축 가이드(136)를 따라 제2수평이동프레임(137)을 이동시키는 y축 구동부(136)를 포함한다.

볼 공급부(150)는 상기 제2수평이동프레임(137)에 장착된다. 따라서 볼 공급부(150)는 수평구동수단(130)에 의해 x축 및/또는 y축 방향으로 수평 이동하게 된다.

볼 공급부(150)는 도 3의 사시도에 나타낸 바와 같이, 제2수평이동프레임(137)에 설치된 z축 가이드(151), z축 가이드에 결합된 수직이동프레임(152)과, 제2수평이동프레임(137)에 대해 고정되어 상기 수직이동프레임(152)을 승강시키는 z축 구동부(153)를 포함한다.

또한 수직이동프레임(152)에 장착된 볼저장통(155)과, 볼저장통(155)의 하부에 설치된 정량공급부(156)와, 정량공급부(156)로부터 공급된 솔더볼을 볼마스크의 상면에 퍼뜨려서 마스크홀에 충진되도록 가이드하는 볼 가이드유닛(200)을 포함한다.

정량공급부(156)는 볼저장통(155)으로부터 일정량을 공급받아 일시 저장하였다가 볼 가이드유닛(200)으로 정량 공급하는 역할을 한다. 정량공급부(156)는 공기유동을 이용하여 볼저장통(156)으로부터 볼을 투입 받거나 볼 가이드유닛(200)으로 볼을 공급한다. 정량공급부(156)의 구체적인 구성은 등록특허 제10-1153920호에 상세히 개시되어 있으므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.

볼 가이드유닛(200)은 도 3의 사시도와 도 4의 단면도에 나타낸 바와 같이, 수직이동프레임(152)에 고정되고 내부공간을 가지며 저면이 개방된 원통 형상의 하우징(210)과, 하우징(210)의 천정 중앙을 관통하는 축(250)과, 하우징(210)의 상부에 설치되어 상기 축(250)을 회전시키는 회전구동부(240)와, 하우징(210)의 내부에서 축(250)의 하단에 결합된 가이드패드(270)를 포함한다.

하우징(210)의 천정에는 정량공급부(156)로부터 솔더볼(B)을 공급받는 볼공급관(157)이 결합된다.

또한 하우징(210)의 상면 가장자리에는 기체공급포트(220)가 설치되고, 하우징(210)의 측벽에는 상기 기체공급포트(220)와 연통하는 기체공급유로(222)가 형성된다.

또한 도 4의 A부분 확대도인 도 8에 나타낸 바와 같이, 하우징(210)의 측벽 내부에는 상기 기체공급유로(222)와 연통하는 확산유로(224)가 원주방향으로 형성된다. 또한 하우징(210)의 내벽 하단 모서리에는 상기 확산유로(224)에 유입된 기체를 하우징(210)의 내부로 분사하는 기체분사구(226)가 형성된다.

따라서 기체공급포트(220)를 통해 공급된 질소, 공기 등의 기체는 하우징(210) 측벽의 기체공급유로(222)를 거쳐 확산유로(224)로 공급되고, 확산유로(224)의 내부에서 하우징(210)의 원주방향으로 확산된 후 기체분사구(226)를 통해 하우징(210)의 내부를 향해 분사된다.

이렇게 분사된 기체는 후술하는 바와 같이 하우징(210) 내부로 공급된 솔더볼(B)을 가이드패드(270)의 하부 중앙으로 이동시키는 역할을 한다.

기체분사구(226)는 도 5에 나타낸 바와 같이 하우징의 중심을 향해 기체를 분사하도록 형성되는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니므로 하우징(210)의 원주 방향쪽으로 경사지게 형성될 수도 있다.

또한 기체분사구(226)는 수평방향이 아니라 약간 하향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 도 8에 나타낸 바와 같이 가이드패드(270)의 하단과 볼마스크(30) 사이로 기체가 분사되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 기체분사구(226)는 다수의 홀로 제작될 수도 있고, 슬릿(slit) 형태로 제작될 수도 있다. 어떤 형태이든지 하우징(210)의 중심을 기준으로 기체분사구(226)가 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.

가이드패드(270)는 하우징(210)의 내부에서 하우징(210)과 일정 간격을 유지한 채 회전하는 것이므로 도 5에 나타낸 바와 같이 원형의 평면형상을 갖는다. 따라서 가이드패드(270)의 최대직경은 하우징(210)의 내경보다 작아야 한다.

가이드패드(270)는 도 8에 나타낸 바와 같이, 하우징(210)의 내벽과 평행한 측면부(278)를 구비한다. 측면부(278)와 하우징(210) 내벽 사이의 간극(G)은 솔더볼(B)의 공급통로이므로 솔더볼(B)의 직경보다 커야 한다. 또한 간극(G)이 너무 넓으면 볼공급관(157)에서 투하된 솔더볼(B)이 하우징(210)의 원주방향으로 충분히 확산되지 못하므로 간극(G)은 솔더볼(B) 직경의 2배보다 작은 것이 바람직하다.

또한 가이드패드(270)의 상면부는 도 4에 나타낸 바와 같이, 주변부로 갈수록 낮아지는 경사를 갖는 것이 바람직하다. 가이드패드(270)의 상부로 솔더볼(B)이 공급되면 경사면을 따라 가이드패드(270)의 주변부로 신속히 이동할 수 있기 때문이다. 다만 원심력에 의해서도 솔더볼(B)이 주변부로 이동하므로 가이드패드(270)의 상면을 수평면으로 형성하는 것도 가능하다.

가이드패드(270)의 저면에는 도 6에 나타낸 바와 같이 다수의 돌출패턴(274)이 형성되며, 저면 중앙부에는 이러한 돌출패턴(274)이 없는 소정 직경의 볼 유지영역(271)이 형성된다.

돌출패턴(274)은 하우징(210)의 내부로 공급된 솔더볼(B)이 볼 유지영역(271)에 모여 있도록 가이드 하는 역할을 한다. 이때 돌출패턴(274) 사이의 공간은 가이드패드(270)의 저면 가장자리로부터 공급된 솔더볼(B)이 중앙부의 볼 유지영역(271)으로 이동하는 볼이동경로(276)가 된다.

가이드패드(270)와 하우징(210) 사이의 간극(G)을 통해 공급된 솔더볼(B)은 기체분사구(226)에서 분사되는 고압의 기체에 의해 볼마스크(30)의 상면을 따라 볼 유지영역(271)으로 이동하게 된다. 도 9는 도 4의 B부분 확대도로서, 가이드패드(270)와 볼마스크(30)의 사이에서 솔더볼(B)이 이동하는 모습을 나타내고 있다. 이동하는 솔더볼(B)의 일부는 마스크홀에 투입되고 나머지는 볼 유지영역(271)으로 이동하게 된다.

돌출패턴(274)은 가이드패드(270)와 함께 회전하므로 도중에 정지해 있는 솔더볼(B)을 밀어서 계속 이동할 수도 있도록 하는 한편, 솔더볼(B)이 볼 유지영역(271)의 바깥으로 빠져나오지 않도록 막아 주는 역할을 한다.

가이드패드(270)의 저면에 돌출패턴(274)이 없으면 볼 유지영역(271)으로 진입한 솔더볼(B)이 공기유동에 의해 바깥으로 밀려나는 것을 막기 어렵고, 따라서 볼 유지영역(271)에 공급할 솔더볼(B)의 양을 정확히 예측하기 어려워져 솔더볼(B) 사용량을 증가시켜야 하는 문제가 있다.

한편 가이드패드(270)의 중앙에는 상하를 관통하는 배출공(272)이 형성되며, 상기 배출공(272)은 축(250)의 내부를 거쳐 축(250)의 상단에 결합된 배출포트(230)와 연통된다. 이러한 배출공(272)은 하우징(210) 내부로 공급된 기체를 배출시키는 역할을 할 뿐만 아니라 범핑공정을 마친 후에 잔류 솔더볼(B)을 배출시키는 통로로 사용된다.

도 6의 가이드패드(270)에는 다수의 나선형 돌출패턴(274)이 형성되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 돌출패턴(274)이 형성될 수 있다. 예를 들어 직선형 돌출패턴(274)을 형성할 수도 있고, 도 7에 나타낸 바와 같이 다수의 돌출패턴(274)을 방사상으로 형성할 수도 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치(100)의 동작 제어를 위해서는 x축 구동부(131), y축 구동부(135), z축 구동부(153), 회전구동부(240) 등의 제어뿐만 아니라 기체공급 및 배출을 위한 제어도 필요하다.

도 10은 이를 위한 유량제어 구성을 예시한 것이다. 즉, 기체공급포트(220)로의 기체공급을 제어하는 제1유량조절부(310), 정량공급부(156)의 동작을 제어하는 제2유량조절부(320), 배출포트(230)를 통한 기체배출을 제어하는 배출유량조절부(330) 등이 필요하다. 이들은 장치제어부(300)에 의해 제어되며, 필요한 경우 장치제어부(300)가 유량, 기체압력, 솔더볼 공급량 등의 정보를 모니터에 표시하도록 구성할 수 있다.

제1 및 제2유량조절부(310,320)는 기체공급부(350)로부터 공급되는 기체의 유량을 제어하며, 솔레노이드밸브, 니들밸브, 유량센서 등을 포함할 수 있다.

배출유량조절부(330)는 솔레노이드밸브, 니들밸브, 배큠이젝터, 압력스위치 등을 포함할 수 있다. 배출유량조절부(330)에서 하우징(210)의 내부압력을 조절하는 제어계통과 잔류 솔더볼의 회수를 위한 제어계통은 별도로 구성될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치(100)를 이용한 볼 범핑 방법을 설명한다.

먼저 기판(W)의 범핑영역에 플럭스를 도팅한 후에 볼 범핑 공정을 위하여 기판(W)의 상부에 볼마스크(30)를 위치시킨다. 볼마스크(30)는 마스크지지대에 고정되며, 그 하부에는 척에 고정된 기판(W)이 위치한다.

볼마스크(30)는 도 11에 나타낸 바와 같이 중앙에 다수의 마스크홀(34)이 형성된 홀패턴을 포함하며, 홀패턴은 기판(W)의 범핑영역과 대응한다.

이 상태에서 x축 구동부(131), y축 구동부(135), z축 구동부(153) 등을 선택적으로 구동하여 볼마스크(30)의 상부의 공정위치에 볼 가이드유닛(200)을 위치시킨다.

이때 솔더볼(B)이 하우징(210)의 외부로 빠지지 않아야 하므로 하우징(210)과 볼마스크(30) 사이의 간격은 솔더볼(B)의 직경보다 작아야 한다. 또한 솔더볼(B)의 이동을 위하여 돌출패턴(274) 사이에 형성된 볼이동경로(276)의 천정과 볼마스크(30) 사이의 간격은 솔더볼(B)의 직경보다 커야 한다.

이어서 제1유량조절부(310)를 제어하여 기체공급포트(220)를 통해 기체(예, 질소)를 공급하는 한편, 회전구동부(240)를 제어하여 가이드패드(270)를 회전시킨다.

공급된 기체는 하우징 측벽의 기체공급유로(222)를 거쳐 확산유로(224)의 내부에서 원주방향으로 확산된 후 기체분사구(226)를 통해 하우징(210)의 내부로 분사된다.

분사된 기체는 솔더볼(B)을 이동시키는 역할을 할 뿐만 아니라 가이드패드(270)와 볼마스크(30) 사이의 압력을 높임으로써 볼마스크(30)의 평탄도를 높여 볼 범핑공정이 원활하게 진행되도록 하는 역할을 한다. 이때 배출공(272)을 통해 기체배출을 제어하여 하우징(210)의 내부압력을 조절할 수 있다.

이어서 제2유량조절부(320)를 제어하여 정량공급부(1566)에 임시 저장되어 있던 솔더볼(B)을 하우징(210)의 내부로 정량 공급한다. 공급된 솔더볼(B)은 회전하는 가이드패드(270)의 상면에서 원주방향으로 퍼지면서 가이드패드(270)와 하우징(210) 사이의 간극(G)을 통해 볼마스크(30)의 상면으로 낙하한다.

낙하된 솔더볼(B)은 기체분사구(226)에서 분사되는 기체에 밀려 볼마스크(30)와 가이드패드(270) 사이의 공간을 통해 하우징(210)의 중앙쪽으로 이동하고, 회전하는 가이드패드(270)의 돌출패턴(274)에 의해 가이드패드(270)의 저면 중앙에 형성된 볼 유지영역(271)에 가두어진다.

이때 볼 유지영역(271)의 하부에 위치하는 볼마스크(30)의 마스크홀(34)에 솔더볼(B)이 투입되어 기판(W)의 상부에 도팅된 플럭스(F)에 부착된다.

한편 본 발명의 실시예에서는 장치를 소형화하고 솔더볼 사용량을 줄이기 위하여 볼 유지영역(271)을 기판(W) 보다 작게 형성하였다. 따라서 볼 가이드유닛(200)이 기판(W)의 상부에 정지한 상태에서 볼 범핑공정이 진행되는 것이 아니라 기판(W)의 상부에서 이동하면서 볼 범핑공정을 진행해야 한다. 즉, 도 11에 나타낸 바와 같이 하우징(210)의 내부에 정의되는 볼 유지영역(271)이 볼마스크(30)의 홀패턴을 모두 커버하면서 지나가도록 볼 가이드유닛(200)을 이동시키면서 볼 범핑공정을 진행해야 한다.

볼 가이드유닛(200)이 볼마스크(30)의 홀패턴을 완전히 벗어난 후에는 잔류 솔더볼(B)을 제거해야 한다. 이를 위해 배출포트(130)에 연결된 배출유량조절부(330)를 제어하여 강력한 진공압을 발생시키면 도 12에 나타낸 바와 같이 하우징(210) 내부의 잔류솔더볼(B)이 가이드패드(270)의 배출공(272)과 축(230)의 내부를 통과하여 배출포트(230)를 통해 배출되고, 배출된 솔더볼(B)이 볼회수통에 저장됨으로써 하나의 기판(W)에 대한 볼 범핑공정이 마무리 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있다.

예를 들어 본 발명의 실시예에서는 기체공급포트(220)와 확산유로(224)를 연결하는 기체공급유로(222)가 하우징(210)의 측벽에 수직방향으로 형성되었으나, 기체공급포트(220)를 하우징(210)의 측벽에서 확산유로(224)에 대응하는 높이에 설치하여 확산유로(224)와 기체공급포트(220)를 직접 연결하는 것도 가능하다.

또한 전술한 실시예에서는 가이드패드(270)를 회전구동부(240)와 축(250)을 이용하여 회전시켰으나, 축(250)에 초음파 진동자, 에어 바이브레이터 등의 진동구동수단을 연결하여 가이드패드(270)를 진동시킬 수도 있다. 이 경우 진동하는 돌출패턴(274)이 바깥으로 밀려나오는 솔더볼(B)을 볼 유지영역(271)의 내부로 밀어 넣을 수 있어야 하므로 돌출패턴(274)의 구체적인 형상은 이를 감안하여 설계되어야 할 것이다.

또한 본 발명의 실시예에서는 볼 가이드유닛(200)을 마스크를 따라 이동시키면서 볼 범핑공정을 진행하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 볼 유지영역(271)이 기판(W)에 대응하는 면적을 갖도록 형성하여 볼 가이드유닛(200)을 정지한 상태에서 범핑공정을 진행할 수도 있다. 이 경우에도 볼마스크(30)의 홀패턴 바깥쪽으로 볼 가이드유닛(200)을 이동시킨 이후에 잔류 솔더볼을 회수해야 함은 물론이다.

또한 마스크(30)의 평탄도를 높이기 위하여 도 13에 나타낸 바와 같이, 척(10)이 마스크(30)와 기판(W)을 모두 흡착하도록 구성할 수도 있다. 즉, 척(10)의 중앙에 기판(W)이 놓여지는 기판안치대(11)를 형성하고 기판안치대(11)의 주변에 기판(W)의 두께보다 높은 마스크안치부(13)을 형성하며, 진공흡착을 위해 기판안치대(11)의 바닥에는 제1흡인유로(16)를 연결하고 마스크안치부(13)에는 제2흡인유로(17)를 형성할 수 있다.

이렇게 형성하면 척(10)이 기판(W)과 마스크(30)를 모두 흡착하므로 볼 유지영역(271)에서 기판(W)과 마스크(30)의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

이 밖에도 본 발명은 더욱 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.

10: 척 11: 기판안치부
13: 마스크안치부 16,17: 제1, 제2 흡인유로
30: 볼마스크 100: 볼 범핑장치
110: 메인프레임 130: 수평구동수단
131: x축 구동부 132: x축 가이드
133: 제1이동프레임 135: y축 구동부
136: y축 가이드 137: 연결프레임
150: 솔더볼 공급장치 151: z축 가이드
152: 수직이동프레임 153: z축 구동부
155: 볼저장통 156: 정량공급부
157: 볼공급관 200: 볼 가이드유닛
210: 하우징 220: 기체공급포트
222: 기체공급유로 224: 확산유로
226: 기체분사구 230: 배출포트
240: 회전구동부 250: 축
270: 가이드패드 271: 볼 유지영역
272: 배출공 274: 돌출패턴
276: 볼이동경로 300: 장치제어부
310, 320: 제1, 제2 유량조절부 330: 배출유량조절부
350: 기체공급부

Claims (7)

1. 볼마스크의 상부에 솔더볼을 공급하면서 볼 범핑공정을 진행하는 솔더볼 공급장치에 있어서,
   저면이 개방된 원통 형상이고, 내벽 하단에 기체분사구가 형성된 하우징;
   상기 하우징의 천정 중앙을 관통하는 축;
   상기 축의 하단에 결합되어 상기 하우징의 내벽과 일정한 간격을 유지한 채 회전하며, 저면에 볼 유지영역이 형성된 가이드패드;
   상기 가이드패드의 상부로 솔더볼을 공급하는 볼공급수단;
   상기 하우징의 상기 기체분사구로 기체를 공급하는 기체공급수단;
   상기 축을 회전시키는 회전구동수단
   을 포함하며, 상기 가이드패드의 저면에는 상기 볼 유지영역의 주변을 따라 다수의 돌출패턴이 형성되고, 상기 다수의 돌출패턴의 사이 공간이 솔더볼의 이동경로로 제공되는 것을 특징으로 하는 솔더볼 공급장치
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 가이드패드의 중앙에는 상하로 관통되는 배출공이 형성되고, 상기 배출공은 상기 축을 관통하여 상기 축의 상단에 연결된 배출포트와 연통되는 것을 특징으로 하는 솔더볼 공급장치
4. 제1항에 있어서,
   상기 가이드패드의 측면부와 상기 하우징의 내벽사이의 간극은 솔더볼의 직경보다 크고 솔더볼 직경의 2배보다 작은 것을 특징으로 하는 솔더볼 공급장치
5. 제1항에 있어서,
   상기 기체분사구는 상기 하우징의 내벽 하단에 하향 경사지도록 형성되고, 상기 볼마스크와 상기 가이드패드의 사이 공간으로 기체를 분사하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 공급장치
6. 제1항에 있어서, 상기 기체공급수단은,
   상기 하우징의 외측에 결합된 기체공급포트;
   상기 하우징의 측벽 내부에 원주방향으로 형성되고, 상기 기체분사구와 연통하는 확산유로;
   상기 기체공급포트와 상기 확산유로를 연결하는 기체공급유로
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 공급장치
7. 삭제

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