KR101502151B1

KR101502151B1 - 와이어 브러쉬를 이용한 솔더볼 공급장치

Info

Publication number: KR101502151B1
Application number: KR1020130087711A
Authority: KR
Inventors: 이규호
Original assignee: (주) 에스에스피
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-03-12
Also published as: KR20150012335A

Abstract

본 발명은 볼 범핑을 위하여 볼마스크의 상부에 솔더볼을 공급하여 볼 범핑공정을 진행하는 솔더볼 공급장치를 개시한다. 본 발명에 따른 솔더볼 공급장치는, 하우징 내부에 길이방향으로 평행하게 배치된 제1축 및 제2축과, 상기 제1축과 상기 제2축의 각각에 길이 방향으로 설치된 다수의 와이어브러쉬를 포함하고, 상기 볼마스크의 상부에서 상기 제1축에 설치된 와이어브러쉬와 상기 제2축에 설치된 와이어브러쉬의 사이에 볼 유지영역을 형성하는 볼 가이드유닛; 상기 볼가이드유닛의 상기 하우징을 둘러싸는 바디와, 상기 바디의 내부공간과 연통하는 흡인유로를 포함하는 볼 회수유닛; 상기 볼 가이드유닛을 승강시키는 제1수직구동수단; 상기 볼 회수유닛을 승강시키는 제2수직구동수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 볼 가이드유닛의 내부로 투입된 솔더볼이 회전하는 와이어브러쉬와 기체유동에 의해 하우징 중앙의 볼 유지영역에 계속 유지되므로 종래보다 적은 양의 솔더볼을 사용하여 보다 효율적으로 볼 범핑공정을 수행할 수 있다. 또한 솔더볼 공급 및 잔류 솔더볼 회수를 완전 자동화할 수 있고, 특히 솔더볼 공급과 회수작업이 단일 장치로 수행될 수 있으므로 볼 범핑공정의 전반적인 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

와이어 브러쉬를 이용한 솔더볼 공급장치{Solder ball supplier using wire brush}

본 발명은 웨이퍼 등의 기판에 솔더볼을 부착하는 볼 범핑 장비에 관한 것으로서, 구체적으로는 와이어 브러쉬를 이용하여 볼마스크의 상부에 솔더볼을 공급하는 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.

이 방식에 따르면 마스크홀에 투입된 솔더볼이 회수유닛에 의해 다시 빠져나올 위험이 있기 때문에 상기 솔더볼 공급장치는 마스크 지지테이블에 흡인홀을 형성하여 마스크홀에 투입된 솔더볼을 흡착할 수 있도록 한다.

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.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서 종래보다 적은 양의 솔더볼을 사용하면서도 볼 범핑 공정을 효과적으로 수행할 수 있는 솔더볼 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 솔더볼 공급과 잔류 솔더볼의 회수를 자동화함으로써 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 장치로서, 상기 볼마스크의 홀패턴 영역에 대응하는 길이를 가지고 저면이 개방된 통 형상의 하우징과, 상기 하우징의 내부에 길이방향으로 서로 평행하게 배치된 제1축 및 제2축과, 상기 제1축과 상기 제2축의 각각에 길이 방향으로 장착된 다수의 와이어브러쉬와, 상기 제1축과 상기 제2축을 회전시키는 회전구동수단을 구비하며, 상기 볼마스크의 상부에서 상기 제1축에 설치된 와이어브러쉬와 상기 제2축에 설치된 와이어브러쉬의 사이에 볼 유지영역을 형성하는 볼 가이드유닛; 상기 볼가이드유닛의 상기 하우징의 외벽을 둘러싸는 바디와, 상기 바디의 내부공간과 연통하는 흡인유로를 구비하는 볼 회수유닛; 상기 볼 가이드유닛을 승강시키는 제1수직구동수단; 상기 볼 회수유닛을 승강시키는 제2수직구동수단을 포함하는 솔더볼 공급장치를 제공한다.

본 발명에 따른 솔더볼 공급장치는 상기 하우징의 길이방향의 양 측벽에 장착되는 기체공급포트; 상기 하우징의 상기 양 측벽 내부에 길이방향으로 형성되고 상기 기체공급포트와 연통하는 확산유로; 상기 확산유로와 연통하며, 상기 하우징의 상기 측벽의 하단에 형성되어 상기 하우징의 내부로 기체를 분사하는 기체분사구를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 솔더볼 공급장치의 상기 와이어브러쉬는 다수의 아크릴 또는 스테인레스 재질로 이루어진 모재 다발과, 상기 모재 다발의 양단을 압착 고정하는 고정구를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 솔더볼 공급장치의 상기 와이어브러쉬는 다수의 아크릴 또는 스테인레스 재질로 이루어진 모재 다발로서, 축의 둘레를 따라 나선형으로 감기고 축의 중심을 기준으로 좌우대칭으로 배치된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 솔더볼 공급장치의 상기 와이어브러쉬는, 금속판재의 일부를 절개 또는 식각하여 형성한 브러쉬와, 상기 브러쉬의 일측에서 상기 브러쉬를 지지하며 축에 장착되는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 솔더볼 공급장치의 상기 제1축 및 상기 제2축에는 상기 다수의 와이어브러쉬가 원주방향으로 일정 각도씩 이격되어 설치되며, 원주방향을 기준으로 제1각도에 설치되는 와이어브러쉬와 제2각도에 설치되는 와이어브러쉬는 길이 방향을 기준으로 설치위치가 서로 교차되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 솔더볼 공급장치는, 상기 볼 회수유닛의 상기 바디의 내벽과 상기 볼 가이드 유닛의 상기 하우징의 외벽이 수직방향의 가이드수단에 의해 서로에 대해 승강 가능하게 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명은, 볼마스크의 상부에 솔더볼을 공급하면서 볼 범핑공정을 진행하는 장치로서, 상기 볼마스크의 홀패턴 영역에 대응하는 길이를 가지고 저면이 개방된 통 형상의 하우징; 상기 하우징의 내부에 길이방향으로 평행하게 배치된 제1축 및 제2축; 상기 제1축과 상기 제2축의 각각에 길이 방향으로 장착된 다수의 와이어브러쉬; 상기 제1축과 상기 제2축을 회전시키는 회전구동수단; 상기 하우징의 길이방향의 양 측벽에 장착된 기체공급포트; 상기 하우징의 상기 측벽 내부에 길이방향으로 형성되고 상기 기체공급포트와 연통하는 확산유로; 상기 확산유로와 연통하며, 상기 하우징의 상기 측벽의 하단에 형성되어 상기 하우징의 내부로 기체를 분사하는 기체분사구; 상기 기체공급포트로 기체를 공급하는 기체공급수단을 포함하며, 상기 볼마스크의 상부에서 상기 제1축에 설치된 와이어브러쉬와 상기 제2축에 설치된 와이어브러쉬의 사이에 볼 유지영역을 형성하는 것을 특징으로 솔더볼 공급장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 볼 가이드유닛의 내부로 투입된 솔더볼이 회전하는 와이어브러쉬와 기체유동에 의해 하우징 중앙의 볼 유지영역에 계속 유지되므로 종래보다 적은 양의 솔더볼을 사용하여 보다 효율적으로 볼 범핑공정을 수행할 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 장치로 수행될 수 있으므로 볼 범핑공정의 전반적인 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 웨이퍼 범핑 방법을 예시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치의 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼 가이드유닛의 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 볼 가이드유닛의 저면사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 볼 가이드유닛의 저면도
도 6a 및 도 6b는 와이어브러쉬의 동작을 예시한 도면
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 공급장치의 동작을 순서대로 나타낸 도면
도 8 내지 도 10은 와이어브러쉬의 여러 유형을 예시한 도면
도 11a 내지 도 11c는 플레이트형 와이어브러쉬의 여러 유형을 예시한 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 단면도에 나타낸 바와 같이, 볼 가이드유닛(110)과, 볼 가이드유닛(110)의 내부로 솔더볼을 공급하는 볼공급부(170)와, 볼 가이드유닛(110)의 측면에서 승강하는 볼 회수유닛(180)과, 볼가이드유닛(110)을 승강시키는 제1 수직구동부(191)와, 볼 회수유닛(180)을 승강시키는 제2수직구동부(192)를 포함한다.

볼 가이드유닛(110)은 도 3의 사시도, 도 4의 저면사시도 및 도 5의 저면도에 나타낸 바와 같이, 내부공간을 가지면서 저면이 개방된 긴 사각 통 형상의 하우징(112)과, 하우징(112)의 내부에 길이방향으로 서로 평행하게 배치된 제1축(131) 및 제2축(132)과, 제1축(131) 및 제2축(132)에 결합된 다수의 와이어브러쉬(140)와, 하우징(112)의 양 측벽에 결합된 기체공급포트(120)를 포함한다.

하우징(112)은 그 길이가 기판(W)의 직경보다 큰 것이 바람직하다. 또한 와이어브러쉬(140)의 설치 길이도 기판(W)의 직경보다 큰 것이 바람직하다.

하우징(112)의 상면 일측에는 제1 및 제2축(131,132)을 각각 구동시키는 제1구동부(150a)와 제2구동부(150b)가 설치되고, 제1 및 제2 구동부(150a,150b)의 출력축은 각각 제1 및 제2 구동풀리(151a,151b)에 연결된다.

하우징(112)의 외측면에는 상기 제1 및 제2구동풀리(151a,151b)에 각각 대응하는 제1 및 제2종동풀리(153a,153b)가 설치되고, 제1축(131)의 일단은 상기 제1 종동풀리(153a)에 결합되고, 제2축(132)의 일단은 상기 제2종동풀리(153b)에 결합된다.

따라서 제1, 제2 구동풀리(151a,151b)와 제1, 제2종동풀리(153a,153b)를 각각 벨트 등으로 연결하면, 제1, 제2구동부(150a, 150b)의 동작에 의해 제1 및 제2축(131,132)과 그에 결합된 와이어브러쉬(140)가 회전하게 된다.

회전하는 와이어브러쉬(140)는 볼마스크(30) 표면의 솔더볼(B)을 쓸어 하우징(112)의 중앙으로 이동시키는 역할을 한다. 본 명세서에서는 와이어브러쉬(140)에 쓸려서 솔더볼(B)이 모이는 영역을 '볼 유지영역(A)' 이라 칭하기로 한다.

와이어브러쉬(140)는 이와 같이 볼마스크(30)의 상면을 스치면서 솔더볼(B)을 볼 유지영역(A)으로 쓸어 모아야 하므로 볼마스크(30)의 표면이 손상되지 않을 정도로 부드러우면서도 내구성이 뛰어난 재질이어야 한다.

본 발명의 실시예에서는 수 내지 수백 마이크로미터 직경의 아크릴 또는 스테인레스 재질의 모재를 사용한다. 구체적으로는 다수의 모재를 준비하여 2 ~ 5 mm 정도의 굵기를 갖는 다발로 만든 이후에 모재 다발의 양 단부를 고정구로 압착 고정함으로써 와이어브러쉬(140)를 만들 수 있다.

이때 모재다발의 일단과 타단을 약간 비틀어서 양 단부를 고정하면, 모재다발을 구성하는 각 모재가 전체적으로 부드러운 나선형의 형태를 가지게 되고, 이를 통해 모재가 지나치게 처지거나 늘어지는 현상을 방지할 수 있다.

또한 와이어브러쉬(140)를 구성하는 각 모재가 서로 떨어진 상태에서 유동성을 가지므로 볼마스크(30)의 상면을 스치면서 이동할 때 볼마스크(30)와 솔더볼(B)에 충격을 가하지 않고 부드럽게 쓸어내는 효과를 얻을 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 이런 방식으로 제작된 여러 유형의 와이어브러쉬(140)가 볼마스크(30)의 상면을 스치면서 솔더볼(B)을 이동시키는 모습을 예시한 것이다.

와이어브러쉬(140)는 각 축(131,132)의 길이방향을 따라 설치되며, 마스크에 접하는 부분은 각 축(131,132)의 표면으로부터 이격되는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 와이어브러쉬(140)의 압착된 양 단부를 축(131,132)을 향해 구부려서 각각 브라켓으로 축(131,132)에 고정시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서는 효율적인 볼 유지를 위하여 각 축(131,132)의 외주면을 따라 90도 간격으로 와이어브러쉬(140)를 설치하였다. 그러나 설치간격이 이에 한정되는 것은 아니므로 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.

또한 축(131,132)이 와이어브러쉬(140) 보다 훨씬 길어서 길이방향으로 2 개 이상의 와이어브러쉬(140)를 연속 설치하는 경우에는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 각 축(131,132)에서 원주방향으로 인접한 와이어브러쉬(140)들은 설치위치가 길이방향을 기준으로 서로 교차되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서는 각 축(131,132)에 90도 간격으로 와이어브러쉬(140)를 설치하면서, 0도 기준선을 따라 2개의 와이어브러쉬(140)의 설치하고, 90도 기준선을 따라 3개의 와이어브러쉬(140)를 설치하고, 180도 기준선을 따라 2개의 와이어브러쉬(140)를 설치하고, 270도 기준선을 따라 3개의 와이어브러쉬(140)를 설치하였다.

그리고 3개의 와이어브러쉬(140)를 연속 설치할 경우에는 전체 길이가 각 축(131,132)의 길이에 대응하고, 2개의 와이어브러쉬(140)를 연속 설치할 경우에는 때는 전체 길이가 각 축(131,132)의 길이보다는 훨씬 짧으며 각 축(131,132)의 중앙에 모이도록 설치한다.

따라서 축의 원주방향으로 인접한 와이어브러쉬(140) 끼리는 길이방향을 기준으로 서로 교차하게 되며, 이로 인해 0도 기준선에 설치된 와이어브러쉬(140)에 의해 쓸리지 않은 솔더볼이 90도 기준선에 설치된 와이어브러쉬(140)에 의해 쓸리게 되므로 솔더볼을 볼 유지영역(A)의 안쪽에 유지시킬 수 있게 된다.

한편 하우징(112)의 천정에는 길이방향으로 형성된 슬릿 형태의 볼투입구(114)가 형성된다. 볼투입구(114)는 제1축(131)과 제2축(132)의 사이 중앙에 대응하는 위치에 형성되며, 따라서 볼공급부(170)에서 공급된 솔더볼은 볼투입구(114)를 통해 하우징(112) 내부로 낙하한 후 회전하는 와이어브러쉬(140)에 의해 볼 유지영역(A)에 모인다.

볼투입구(114)가 슬릿 형상이므로 볼공급부(170)가 볼투입구(114)를 따라 이동하면서 솔더볼을 공급하는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 볼 사용량을 줄이기 위해서는 볼공급부(170)가 매 기판의 범핑에 소요되는 솔더볼을 공정초기에 정량 공급하는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 공정 중간에 몇 회에 걸쳐 솔더볼을 공급할 수도 있다.

또한 볼 유지영역(A)을 사이에 두고 서로 대향하는 하우징(112)의 양 측벽에는 기체공급포트(120)가 설치되며, 하우징(112)의 양 측벽의 내부에는 상기 기체공급포트(120)와 연통하는 기체공급유로(122)가 형성된다.

또한 하우징(112)의 양 측벽의 내부에는 상기 기체공급유로(122)와 연통하는 확산유로(124)가 하우징(112)의 길이방향을 따라 형성되며, 하우징(112)의 내벽 하단에는 상기 확산유로(124)에 유입된 기체를 하우징(112)의 내부로 분사하는 기체분사구(126)가 형성된다.

따라서 하우징(112) 양 측벽의 기체공급포트(120)를 통해 공급된 기체는 기체공급유로(122)를 거쳐 확산유로(124)로 공급되고, 확산유로(124)의 내부에서 하우징(112)의 길이방향으로 확산된 후 기체분사구(126)를 통해 하우징(112)의 내부를 향해 분사된다.

이렇게 분사된 기체는 하우징(112) 내부로 공급된 솔더볼(B)을 볼 유지영역(A)에 유지시키는 역할을 한다.

솔더볼(B)은 기본적으로 다수의 와이어브러쉬(140)에 의해 볼 유지영역(A)에 모이게 되지만, 다수의 와이어브러쉬(140)가 축(131,132)의 둘레에 일정한 각도(예, 90도)로 이격되어 설치되어 있으므로 와이어브러쉬(140)를 매우 고속으로 회전시키거나 와이어브러쉬(140)의 설치 간격이 매우 작은 경우가 아니면 와어어브러쉬(140)가 마스크를 스친 이후의 짧은 시간 동안 솔더볼(B)이 볼 유지영역(A)의 외부로 빠져나오는 것을 완전히 방지하기는 어렵다.

그러나 하우징(112)의 양 내측벽에서 볼 유지영역(A)을 향해 기체를 분사하면 와어어브러쉬(140)의 회전 간격 중에도 솔더볼(B)을 볼 유지영역(A)에 안정적으로 유지시킬 수 있다. 와이어브러쉬(140)를 지나치게 고속 회전시키면 마스크가 손상될 뿐만 아니라 마모로 인해 사용수명이 짧아질 수 있으므로 적절한 속도로 회전시키면서 이와 같이 기체 분사를 병행하는 것이 바람직하다.

기체분사구(126)에서 분사된 기체는 마스크의 상면에 잔류하는 솔더볼을 볼 유지영역(A)으로 이동시키는 역할을 하며, 기체분사구(126)는 수평방향으로 형성될 수도 있고 도 2에 나타낸 바와 같이 약간 하향 경사지게 형성될 수도 있다. 다만, 하향 경사각이 크면 마스크홀에 투입된 솔더볼이 다시 빠져나올 수 있으므로 주의할 필요가 있다.

이러한 기체분사구(126)는 확산유로(124)와 연통된 다수의 홀로 제작될 수도 있고, 슬릿(slit) 형태로 제작될 수도 있다. 어떤 형태이든지 하우징(112)의 중심을 기준으로 기체분사구(126)가 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.

볼 회수유닛(180)은 볼 가이드유닛(110)과 함께 볼마스크 상에서 수평이동하며, 볼 가이드유닛(110)에 수직이동 가능하게 결합된다.

볼 회수유닛(180)은 볼 가이드유닛(110)의 하우징(112)의 외측벽을 둘러싸는 바디(181), 바디(181)의 외측에 결합된 볼 회수포트(183), 바디(181)의 내부에 형성되고 일단은 상기 볼 회수포트(182)와 연통되고 타단은 바디(181)의 내벽 하단으로 연통되는 흡인유로(185)를 포함한다. 도면에는 나타내지 않았으나 볼 회수포트(183)에는 진공흡인력을 제공하는 진공모터와, 회수된 볼을 수집하는 볼회수통이 연결된다.

바디(181)의 내벽은 수직방향의 리니어가이드, 가이드 봉 등의 가이드수단을 통해 하우징(112)의 외벽에 결합되는 것이 바람직하며, 이때 바디(181)의 내벽과 하우징(112)의 외벽의 간격은 솔더볼(B)의 직경보다는 작은 것이 바람직하다.

바디(181)는 제2수직구동부(192)에 의해 승강한다. 도면에는 나타내지 않았으나 볼 가이드유닛(110)의 하우징(112)에 제2수직구동부(192)를 설치하여 바디(181)를 승강시킬 수 있다.

이하에서는 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 솔더볼 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 중앙에 다수의 마스크홀이 형성된 홀패턴을 포함하며, 홀패턴은 기판(W)의 범핑영역과 대응한다.

한편 솔더볼 공급장치(100)가 볼마스크(30)의 홀패턴영역의 상부를 1회 수평 이동함으로써 볼 범핑공정이 완료되는 것이 바람직하므로 볼 가이드유닛(110)의 하우징(112)은 볼마스크(30)의 홀패턴 영역의 직경보다 충분히 큰 길이를 가져야 한다.

이 상태에서 도 7a에 나타낸 바와 같이 볼마스크(30)의 상부에 솔더볼 공급장치(100)를 위치시킨다. 이때 솔더볼(B)이 볼 가이드유닛(110)의 외부로 빠지지 않아야 하므로 하우징(112)의 저면과 볼마스크(30) 사이의 간격은 솔더볼(B)의 직경보다 작아야 한다.

한편 볼마스크(30)의 상부에 솔더볼 공급장치(100)를 위치시킬 때 볼 가이드유닛(110)과 볼 회수유닛(180)을 모두 하강할 수도 있고, 볼 가이드유닛(110)만 하강시키고 볼 회수유닛(180)은 이후 잔류 솔더볼을 회수할 때만 하강시킬 수도 있다.

볼마스크(30)의 상부에 솔더볼 공급장치(100)를 위치시킨 이후에는 도 7b에 나타낸 바와 같이, 볼공급부(170)를 볼투입구(114)의 상부에 위치시키고 기체공급포트(120)를 통해 하우징(112)의 내부로 기체(예, 질소)를 분사하는 한편 제1 및 제2 구동부(150a, 150b)를 제어하여 제1축(131)과 제2축(132)을 서로 반대 방향으로 회전시킨다. 구체적으로는 제1축(131)은 반시계방향, 제2축(132)은 시계방향을 회전시킨다.

이어서 볼공급부(170)의 출구를 개방하여 솔더볼(B)을 투입하면 솔더볼(B)이 볼마스크(30)의 상부로 낙하하며, 낙하된 솔더볼(B)은 회전하는 와이어브러쉬(140)와 분사된 기체의 유동에 의해 제1축(131)과 제2축(132) 사이에 볼 유지영역(A)에 모인다.

이때 볼 유지영역(A)의 내부에 위치하는 볼마스크(30)의 마스크홀(34)에는 솔더볼(B)이 투입되고, 나머지 솔더볼은 계속 볼마스크(30)의 상부에 잔류한다.

이어서 도 7c에 나타낸 바와 같이, 솔더볼 공급장치(100)가 수평구동수단에 의해 볼마스크(30)의 상부에서 수평방향으로 이동한다. 이때 볼마스크(30)상에 잔류하는 솔더볼(B)은 회전하는 와이어브러쉬(140)와 분사된 기체의 유동에 의해 볼 유지영역(A)에 모인 상태로 이동하게 되고, 이 과정에서 볼 유지영역(A)의 내부에 위치하는 볼마스크(30) 마스크홀(34)에 계속하여 솔더볼(B)이 투입된다.

이러한 과정은 도 7d에 나타낸 바와 같이 볼마스크(30)의 홀패턴을 벗어날 때까지 계속되며, 볼마스크(30)의 홀패턴을 벗어난 이후에는 솔더볼 공급장치(100)는 수평이동을 중단한다.

이어서 잔류솔더볼을 회수하기 위하여 도 7e에 나타낸 바와 같이, 볼 회수유닛(180)을 정지한 상태에서 볼 가이드유닛(110)을 상승시킨다. 이 과정은 제1수직구동부(191)를 이용하여 볼 가이드유닛(110)만을 상승시키는 방식으로 진행될 수도 있고, 제1수직구동부(191)를 이용하여 볼 가이드유닛(110)을 상승시킴과 동시에 제2수직구동부(192)를 이용하여 볼 회수유닛(180)을 하강시키는 방식으로 진행될 수도 있다.

진공펌핑을 위해서는 볼 가이드유닛(110)의 하우징(112)이 볼 회수유닛(180)의 바디(181)의 상부로 완전히 빠지지 않도록 해야 한다.

이어서 볼 회수포트(183)에 연결된 진공모터를 동작시켜 내부의 잔류 솔더볼(B)을 흡인유로(185)를 통해 제거하면 하나의 기판(W)에 대한 볼 범핑 공정이 마무리 된다.

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

예를 들어 전술한 실시예에서는 모재 다발을 이용한 와이어브러쉬(140)를 각 축(131,132)의 길이 방향으로 배치하였으나, 도 8에 나타낸 바와 같이 축(131,132)의 둘레를 따라 나선형으로 감을 수도 있다.

이 경우 모재다발(142)로 이루어진 와이어브러쉬(140)가 축(131,132)의 길이 방향에 대해 일정한 경사를 가지게 되므로 솔더볼(B)을 비스듬한 방향으로 쓸어 낼 수 있다. 따라서 축(131,132)의 길이방향의 중심을 기준으로 좌우대칭이 되도록 나선형 와이어브러쉬(140)를 배치하면 회전방향에 따라 솔더볼을 가운데로 모으는 것이 가능해 진다.

또한 모재다발(142)을 축(131,132)에 직접 장착하지 않고, 도 9에 나타낸 바와 같이 일측에 브러쉬(147)가 형성된 플레이트형 와이어브러쉬(145)의 프레임(146)을 축(131,132)에 장착할 수도 있다.

플레이트형 와이어브러쉬(145)는 0.03 ~ 0.05 mm 정도의 두께를 갖는 금속판재(예, 스테인레스, 니켈 등)의 일측을 일정한 패턴으로 절개하거나 식각하여 브러쉬(147)를 형성한 것으로서, 브러쉬(147)가 형성되지 않은 부분이 축(131,132)에 결합되는 프레임(146)이 된다.

플레이트형 와이어브러쉬(145)는 도 9에 나타낸 바와 같이 축(131,132)의 둘레를 따라 90도 간격으로 장착될 수도 있고, 도 10의 측면도에 나타낸 바와 같이 45도 간격으로 장착될 수도 있다.

또한 플레이트형 와이어브러쉬(145)를 구성하는 브러쉬(147)는 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어 도 11a에 나타낸 바와 같이 양단이 모두 프레임(146)에 결합된 채 완만한 곡선을 이룰 수도 있고, 도 11b에 나타낸 바와 같이 프레임(146)의 중앙을 기준으로 대칭적으로 경사져서 전체적으로 V자 형태의 패턴을 이룰 수도 있다. 또한 도 11c에 나타낸 바와 같이 프레임(146)이 평행한 방향으로 브러쉬(146)가 형성될 수도 있다.

한편 전술한 실시예에서 볼 가이드유닛(110)이 볼 회수유닛(180)에 대해 승강하는 방식도 다양한 형태로 구현될 수 있다.

일 예로서, 볼마스크(30) 상에서 이동하는 수평이동프레임에 볼 가이드유닛(110)을 승강시키는 제1수직구동부(191)와 볼 회수유닛(180)을 승강시키는 제2수직구동부(192)를 별도로 설치하여 서로 완전히 독립적으로 승강하도록 구성할 수 있다.

다른 예로서, 볼 회수유닛(180)의 바디(181)를 제2수직구동부(192)를 통해 수평이동프레임에 대해 승강할 수 있도록 설치하고, 제1수직구동부(191)를 이용하여 볼 가이드유닛(110)의 하우징(112)을 볼 회수유닛(180)의 바디(181)에 대해 승강시킬 수도 있다.

또한 볼 가이드유닛(110)의 각 축(131,132)을 구동시키는 제1, 제2구동부(150a,150b)의 구성 및 동력전달방식은 특별히 제한되지 않으므로 다른 공지된 방식으로 각 축(131,132)을 회전시킬 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 기체공급포트(120)와 확산유로(124)를 연결하는 기체공급유로(122)가 하우징(112)의 측벽에 수직방향으로 형성되었으나, 기체공급포트(120)를 하우징(112)의 측벽에서 확산유로(124)에 대응하는 높이에 설치하여 확산유로(124)와 기체공급포트(120)를 직접 연결하는 것도 가능하다.

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.

30: 볼마스크 100: 솔더볼 공급장치
110: 볼 가이드유닛 112: 하우징
114: 볼투입구 120: 기체공급포트
122: 기체공급유로 124: 확산유로
126: 기체분사구 131: 제1축
132: 제2축 140: 와이어브러쉬
142: 모재 145: 플레이트형 와이어브러쉬
150a, 150b: 제1, 제2 구동부 151a, 151b: 제1, 제2 구동풀리
153a, 153b: 제1, 제2 종동풀리 170: 볼공급부
180: 볼 회수유닛 181: 바디
183: 볼 회수포트 185: 흡인유로
191: 제1수직구동부 192: 제2수직구동부
W: 기판 A: 볼 유지영역

Claims

볼마스크의 상부에 솔더볼을 공급하면서 볼 범핑공정을 진행하는 솔더볼 공급장치에 있어서,
상기 볼마스크의 홀패턴 영역에 대응하는 길이를 가지고 저면이 개방된 통 형상의 하우징과, 상기 하우징의 내부에 길이방향으로 서로 평행하게 배치된 제1축 및 제2축과, 상기 제1축과 상기 제2축의 각각에 길이 방향으로 장착된 다수의 와이어브러쉬와, 상기 제1축과 상기 제2축을 회전시키는 회전구동수단을 구비하며, 상기 볼마스크의 상부에서 상기 제1축에 설치된 와이어브러쉬와 상기 제2축에 설치된 와이어브러쉬의 사이에 볼 유지영역을 형성하는 볼 가이드유닛;
상기 볼가이드유닛의 상기 하우징의 외벽을 둘러싸는 바디와, 상기 바디의 내부공간과 연통하는 흡인유로를 구비하는 볼 회수유닛;
상기 볼 가이드유닛을 승강시키는 제1수직구동수단;
상기 볼 회수유닛을 승강시키는 제2수직구동수단
을 포함하며, 상기 볼 회수유닛의 상기 바디의 내벽과 상기 볼 가이드 유닛의 상기 하우징의 외벽은 수직방향의 가이드수단에 의해 서로에 대해 승강 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 솔더볼 공급장치
제1항에 있어서,
상기 하우징의 길이방향의 양 측벽에 장착되는 기체공급포트;
상기 하우징의 상기 양 측벽 내부에 길이방향으로 형성되고 상기 기체공급포트와 연통하는 확산유로;
상기 확산유로와 연통하며, 상기 하우징의 상기 측벽의 하단에 형성되어 상기 하우징의 내부로 기체를 분사하는 기체분사구
를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 공급장치
제1항에 있어서, 상기 와이어브러쉬는,
다수의 아크릴 또는 스테인레스 재질로 이루어진 모재 다발과 상기 모재 다발의 양단을 압착 고정하는 고정구를 포함하여 이루어지거나,
축의 둘레를 따라 나선형으로 감기는 한편 축의 길이방향의 중심을 기준으로 대칭적으로 배치된 다수의 아크릴 또는 스테인레스 재질로 이루어진 모재 다발이거나,
금속판재의 일부를 절개 또는 식각하여 형성한 브러쉬와, 상기 브러쉬의 일측에서 상기 브러쉬를 지지하며 축에 장착되는 프레임을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더볼 공급장치
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제1항에 있어서,
상기 제1축 및 상기 제2축에는 상기 다수의 와이어브러쉬가 원주방향으로 일정 각도씩 이격되어 설치되며,
원주방향을 기준으로 제1각도에 설치되는 와이어브러쉬와 제2각도에 설치되는 와이어브러쉬는 길이 방향을 기준으로 설치위치가 서로 교차되는 것을 특징으로 하는 솔더볼 공급장치
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