KR102116994B1 - 미리 정해진 패턴의 수용부에 솔더볼을 안착시키는 솔더볼 처리 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 스위퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미리 정해진 패턴의 수용부에 솔더볼을 안착시키는 솔더볼 처리 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 스위퍼 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 은 상술한 바의 목적을 달성하기 위하여, 미리 정해진 패턴으로 분포된 수용부에 솔더볼을 공급하여 처리하는 장치로서, 미리 정해진 패턴의 수용부가 형성된 마스크의 상면에 솔더볼을 공급하는 솔더볼 공급단계와; 상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 제1각도만큼 경사지게 연장되고 열을 이루면서 배열된 다수의 제1안내박판과, 상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 상기 제1각도와 반대 방향인 제2각도만큼 경사지게 연장되고 상기 제1안내박판의 후방부에서 열을 이루면서 배열된 다수의 제2안내박판을 구비한 솔더볼 스위퍼로 상기 전진 방향으로 이동시키면서, 상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판의 하단부로 상기 솔더볼을 밀어 상기 수용부에 안착시키는 스위퍼 이동단계를; 포함하여 구성되어, 솔더볼이 마스크 상에서 지그 재그형태의 보다 긴 경로로 이동하면서 수용부를 지나가게 되어, 보다 적은 양의 솔더볼을 공급하더라도 솔더볼의 손상없이 보다 짧은 시간 내에 수용부에 솔더볼을 안착시키는 효과가 얻어진다.

Description

미리 정해진 패턴의 수용부에 솔더볼을 안착시키는 솔더볼 처리 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 스위퍼 장치 {METHOD OF POSITIONING SOLDERBALLS INTO PREDETERMINED PLACES IN SUBSTRATE AND SOLDER BALL SWEEPER APPARATUS USED THEREIN}

본 발명은 솔더볼 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 미리 정해진 패턴으로 분포된 다수의 수용부에 솔더볼의 손상없이 짧은 시간 내에 솔더볼을 공급하는 솔더볼 공급 방법 및 이에 사용되는 솔더볼 스위퍼 장치에 관한 것이다.

최근 전자 기기의 소형화 및 고성능화에 따라 반도체 패키지의 집적도가 점점 높아지는 추세에 있다. 이에 따라, 반도체 칩은 기판 상에 소자를 실장된 상태로 스태킹되어 높은 사양을 갖는 반도체 패키지로 제작된다.

예를 들어, 도1a에 도시된 바와 같이, 기판(H)에 안착부(Bx)가 요입 형성되어 있고, 도1b에 도시된 바와 같이, 솔더볼(70)을 수용한 솔더볼 공급부(80)의 개구(81)를 통해 솔더볼(70)이 기판 위에 공급되면, 솔더볼 공급부(80)의 개구(81)에 후행하는 스위퍼(82)가 기판(H) 상의 솔더볼(70)을 쓸어내면서 안착부(Bx)에 넣는다.

그리고, 솔더볼(70)이 안착부(Bx)에 안착된 기판(H)은 리플로우 공정을 통해, 솔더볼(70)이 반구형 형태로 되면서 기판(H)과 다른 기판을 전기 접속하는 위치가 되는 동시에 다른 기판과 상하 연결되는 연결 수단의 역할을 한다.

그러나, 솔더볼 공급부(80)에서 공급된 솔더볼(70)이 기판(H) 상에 잔류할 때에, 스위퍼(82)는 개구(81)와 스위퍼(82) 사이에 있는 솔더볼(70)을 이동 방향(80d)을 따라 밀어내는 데, 스위퍼(82)가 이동 방향(80d)에 수직한 평판 형상으로 형성되어 다수의 솔더볼(70)을 한번에 밀어내는 과정에서, 솔더볼(70)끼리 엉키면서 솔더볼(70)이 짓이겨지고 이에 따라 솔더볼의 일부가 떨어져나가 구형(求刑)이 유지되지 못하므로, 최종적으로 형성되는 범프의 크기가 일정하지 않아 접속 오류 등의 치명적인 문제가 발생된다.

상기와 같은 문제점을 해결하는 방안으로서, 본 출원인은, 다수의 수용부를 갖는 기판 등을 거치대에 위치시키고, 거치대를 피더에 의해 가진시킨 상태에서, 기판 상에 솔더볼을 되튀기도록 공급하여, 기판 위에서 솔더볼이 되튀기면서 이동하면서 수용부에 안착되게 하는 방법을, 대한민국 등록특허 제10-141921호, 제10-1139375호, 제10-1239322호를 통하여 제안하였다.

이 방법은 솔더볼을 비접촉 방식으로 되튀면서 수용부에 안착됨에 따라, 솔더볼이 원래의 구형상 그대로 안착될 수 있게 함에 따라, 솔더볼에 의해 형성된 범프 형상과 크기가 모두 일정하게 유지되어, 반도체 칩의 스태킹 공정의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 이 방법은, 하나의 기판에 정해진 개수의 수용부에 솔더볼을 전부 안착시키기 위해서는, 수용부에 안착될 개수의 솔더볼에 비하여 3배 내지 10배의 솔더볼을 필요로 하고, 솔더볼을 수용부에 안착시키는 데에 오랜 시간이 소요되어 공정 효율이 낮은 한계를 안고 있었다.

이에 따라, 미리 정해진 패턴으로 형성된 수용부(여기서, 수용부는 반드시 기판에 오목한 형상이 형성된 것에 국한하지 않는다)에 솔더볼을 손상없이 안착시켜, 솔더볼의 리플로우 공정에 의한 전기 접점의 형성을 일정한 크기로 형성할 수 있게 함과 동시에, 짧은 시간 내에 솔더볼을 안착시켜 공정 효율을 높이는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 미리 정해진 패턴으로 형성된 마스크의 수용부에 솔더볼을 짧은 시간 내에 솔더볼의 손상없이 안착시키는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은, 박판 형태로 형성된 솔더볼 스위퍼에 의해 한꺼번에 많은 양의 솔더볼이 쓸리는 것을 방지하여, 솔더볼이 뭉치면서 상호간의 접촉에 의한 손상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 기판의 수용부에 솔더볼을 정확하게 안착시키면서, 기판의 스태킹 공정에서 범프의 크기가 균일하게 형성되게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바의 목적을 달성하기 위하여, 미리 정해진 패턴으로 분포된 수용부에 솔더볼을 공급하여 처리하는 장치로서, 미리 정해진 패턴의 수용부가 형성된 마스크의 상면에 솔더볼을 공급하는 솔더볼 공급단계와; 상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 제1각도만큼 경사지게 연장되고 열을 이루면서 배열된 다수의 제1안내박판과, 상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 상기 제1각도와 반대 방향인 제2각도만큼 경사지게 연장되고 상기 제1안내박판의 후방부에서 열을 이루면서 배열된 다수의 제2안내박판을 구비한 솔더볼 스위퍼로 상기 전진 방향으로 이동시키면서, 상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판의 하단부로 상기 솔더볼을 밀어 상기 수용부에 안착시키는 스위퍼 이동단계를; 포함하여 구성된 솔더볼 처리 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 마스크의 미리 정해진 패턴으로 분포된 수용부에 공급된 솔더볼을 상기 수용부에 안착시키는 솔더볼 스위퍼 장치로서, 전진 방향과 후진 방향으로 이동 가능한 몸체와; 상기 몸체에 대하여 하향 연장 형성되되, 상기 전진 방향에 대하여 제1각도만큼 경사지게 배열되고 열을 이루는 다수의 제1안내박판과; 상기 몸체에 대하여 하향 연장 형성되되, 상기 전진 방향에 대하여 상기 제1각도와 반대 방향인 제2각도만큼 경사지게 연장되고 상기 제1안내박판의 후방부에서 열을 이루면서 배열된 다수의 제2안내박판을; 포함하여 구성되고, 상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판의 하단부로 상기 마스크 상의 솔더볼을 밀어 상기 수용부에 안착시키는 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치를 제공한다.

이를 통해, 솔더볼 공급부로부터 기판 상면에 솔더볼이 공급되면, 공급된 솔더볼이 다수의 열을 이루며 제1방향으로 배열된 제1안내박판에 의해 형성된 다수의 제1통로를 솔더볼이 통과하면서 요입 형성된 수용부에 안착되고, 그 다음에 제1방향과 다른 제2방향으로 배열된 다수의 제2안내박판에 의해 형성된 다수의 제2통로를 솔더볼이 통과하면서 요입 형성된 수용부에 안착되어, 솔더볼이 기판 상측에서 지그 재그형태의 보다 긴 경로로 이동하면서 수용부를 지나가게 되어, 보다 확실하게 수용부에 솔더볼을 안착시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 솔더볼 스위퍼 장치는 다수의 수용홈이 구비된 기판에 솔더볼을 안착하도록 공급하는데 적용될 수 있다. 기판은 실제 반도체 패키지의 제조에 사용되는 적층 기판일 수도 있고, 반도체 패키지의 제조에 사용되는 기판의 정해진 위치에 솔더볼을 전사하기 위한 임시 기판(예를 들어, 홀더 기판)일 수도 있다.

그리고, 상기 솔더볼 스위퍼 장치는, 기판의 상측에 플럭스가 도포된 상태에서, 상기 솔더볼 공급부가 다수의 관통공이 형성된 마스크의 상면에 솔더볼을 공급하여, 상기 관통공을 상기 수용부로 하여 솔더볼을 상기 기판에 안착되도록 공급하는 데 적용될 수도 있다.

이 때, 상기 마스크의 상면에 잔류하는 솔더볼을 불어내거나 흡입하여 제거하는 솔더볼 제거기를; 더 포함하여 구성되어, 마스크의 상면에 잔류하는 솔더볼은 불거나 흡입하여 제거할 수 있다. 이 때, 수용부에 안착된 솔더볼은 플럭스에 의해 고정된 상태로 유지되므로, 솔더볼 제거기의 풍속이나 흡입압을 조절하는 것에 의해, 이미 안착된 솔더볼이 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 마스크의 상기 관통공에 솔더볼이 하나씩 안착되었는지를 검사하는 비전을; 더 포함하여, 상기 비전에 의하여 상기 관통공에 솔더볼이 하나씩 안착된 것인지 여부를 검사할 수 있다.

상기 구성을 통해, 상기 솔더볼 공급부에 의해 공급된 솔더볼이 상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판에 밀려 상기 제1통로와 상기 제2통로를 따라 지그재그 방향으로 이동하면서 상기 수용부에 안착시키게 된다.

다만, 제1안내박판과 제2안내박판으로만 이루어지는 데 그치지 않고, 간격을 두고 다수의 열을 이루며 제3방향으로 배열된 제3안내박판을 더 포함하여, 상기 제3안내박판의 사이 공간에 형성된 통로를 추가로 형성할 수 있다. 이에 의해, 상기 솔더볼이 상기 제1안내박판에 의한 통로와 상기 제2안내박판에 의한 통로와 상기 제3안내박판에 의한 통로를 순차적으로 통과하면서, 솔더볼의 이동 경로를 보다 더 길게 유도하여, 적은 양의 솔더볼을 공급하더라도 기판 수용부에 솔더볼이 안착되게 할 수 있다.

마찬가지로, 상기 제3안내박판은 직선 형태와 곡선 형태 중 어느 하나 이상을 포함하여 배열될 수 있다. 그리고, 상기 제3안내박판은 꺾인점이 형성되게 꼭지점이 형성되게 절곡된 형태로 형성될 수도 있으며, 굽어진 모양으로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제3안내박판은 두께가 20㎛ 내지 500㎛인 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 안내박판은 이동 방향과 직교하는 수평 가상선(88)과 이루는 예각이 20° 내지 70°로 정해지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제2안내박판과 상기 제3안내박판은 이동 방향과 직교하는 수평 가상선을 기준으로 서로 대칭으로 배열될 수도 있다.

상기 안내박판의 열의 사이에는 솔더볼이 서로 혼합되는 혼합영역이 구비될 수 있다. 이를 통해, 솔더볼 스위퍼에 의해 다수의 열로 형성된 통로를 솔더볼이 통과하는 과정에서 솔더볼이 어느 한쪽으로 많이 치우치더라도, 혼합 영역에서 서로 혼합되면서, 그 다음의 열을 이루는 안내박판에 의해 형성된 통로로 유입되는 과정에서 자연스럽게 분산될 수 있게 된다. 따라서, 보다 짧은 시간 내에 수용부에 솔더볼이 안착되도록 유도할 수 있으며, 박판이 휘면서 박판 하측을 통과하는 양을 최소화함으로써, 솔더볼의 양이 국부적으로 과도해지면서 박판에 의해 눌려 손상되는 것을 효과적으로 방지하여, 수용부에 안착된 솔더볼의 체적이 모두 균일하게 유지되어 최종적인 범프의 크기를 균일하게 형성할 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '플럭스'라는 용어는 솔더볼을 기판에 안착시키는 데 보조하는 성분을 갖는 재질을 지칭하며, 패이스트(paste)와 솔더 패이스트를 포함하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '안착부(Bx)'라는 용어는, 기판에 솔더볼이 안착되는 것으로 예정된 위치를 지칭하며, 솔더볼의 안정적인 안착을 위하여 플럭스가 도포된 상태일 수도 있고 기판의 표면에 직접 오목하게 형성된 홈 형태일 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 '안착부'라는 용어는 형상과 플럭스 도포 상태에 무관하며 기판에 솔더볼이 안착되는 것으로 예정된 위치를 통칭하는 것으로 정의한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 미리 정해진 패턴으로 형성된 기판의 안착부 또는 마스크의 수용부에 솔더볼을 손상없이 안착시켜 기판의 전기 접점의 크기를 균일한 크기로 형성하는 효과를 얻을 수 있다.

이와 동시에, 본 발명은, 미리 정해진 패턴으로 형성된 기판 또는 마스크의 수용부에 솔더볼을 짧은 시간 내에 안착시켜 공정 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은, 서로 다른 방향으로 경사지게 하향 연장되고 열을 이루는 박판에 의해 솔더볼을 지그재그 방향으로 안내함으로써, 솔더볼이 마스크 상에서 지그 재그형태의 보다 긴 경로로 이동하면서 수용부를 지나가게 되어, 보다 적은 양의 솔더볼을 공급하더라도 솔더볼의 손상없이 보다 짧은 시간 내에 수용부에 솔더볼을 안착시키고, 동시에 솔더볼 상호 간에 접촉에 의한 손상없이 수용부에 안착시키는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 종래의 비접촉 방식의 솔더볼 안착 방식에 비하여 보다 적은 양의 솔더볼을 이용하더라도 보다 짧은 시간 내에 솔더볼을 수용부에 안착할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 기판의 수용부에 솔더볼을 정확하게 짧은 시간 내에 안착시키면서, 솔더볼의 손상을 방지하여 기판의 스태킹 공정에서 전기 접점이 되는 범프를 균일한 크기로 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1a 및 도1b는 솔더볼을 수용부에 안착시키는 종래 구성을 도시한 개략도,
도2a는 본 발명이 적용될 수 있는 단위 칩이 종횡으로 배열된 기판을 도시한 사시도,
도2b는 도1의 단위칩을 떼어낸 확대도,
도3 내지 도5i는 도2a의 기판에 솔더볼을 안착시키기 위한 공정을 순차적으로 도시한 도면,
도6은 도5a의 'A'부분의 확대도,
도7은 도5a의 솔더볼 스위퍼 장치의 구성을 도시한 사시도,
도8은 도7의 측면도,
도9는 도7의 저면도,
도10은 도9의 'B'부분의 확대도,
도11은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 솔더볼 스위퍼 장치의 저면 확대도,
도12는 도11의 솔더볼 스위퍼 장치의 작용을 설명하기 위한 도면,
도13a 및 도13b는 도5i의 마스크에 안착된 솔더볼을 픽업하여 기판에 안착시키는 구성을 도시한 도면,
도14는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 솔더볼 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 스위퍼 장치(100)의 구성을 상술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 스위퍼 장치(100)는, 반도체 패키지를 제조하는 공정 중 하나로서 기판(S)의 안착부(Bx)에 솔더볼(70)을 안착시키는 공정에 사용된다. 즉, 솔더볼 스위퍼 장치(100)는 상하 방향과 전후 방향으로 이동 가능한 몸체(110)와, 몸체(110)로부터 하방 연장되고 이동 방향을 기준으로 예각으로 경사지게 다수의 박판이 열을 이루며 배열되어 솔더볼을 지그재그 방향으로 이동하도록 안내하는 안내 박판(120)과, 몸체(110)의 중앙부를 향하여 솔더볼이 유입되게 유도하는 유도 박판(130)을 포함하여 구성된다.

상기 몸체(110)는, 도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 구동부(M)에 의하여 상하 방향(100ud)과 전후 방향(100fr)으로 이동 가능하게 설치된다. 그리고, 몸체(110)의 전진 방향(100f)을 기준으로 전방부에는 몸체(110)에 대하여 전방 구동부(M1)에 의해 상하 방향(ud)으로 이동 가능한 전방 몸체(111)와, 몸체(110)의 전진 방향(100f)을 기준으로 후방부에는 몸체(110)에 대하여 후방 구동부(M2)에 의해 상하 방향(ud)으로 이동 가능한 후방 몸체(112)가 구비된다.

여기서, 전방 몸체(111)와 후방 몸체(112)는 몸체(110)에 대하여 정해진 경로를 따라 상하 이동하며, 정해진 경로는 이동 레일과 같은 요철에 의해 안내되게 구성될 수 있다.

몸체(110)의 전방부에는 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 가림막(113)이 구비될 수도 있다.

상기 안내 박판(120)은 몸체(110)의 저면에 하향 연장 형성된 얇은 박판 형상으로 형성되어, 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 전진 방향(100f)으로 이동하거나 후진 방향(100r)으로 이동하는 동안에, 박판의 하단부가 마스크(20)의 상면에 위치한 솔더볼(70)을 밀어 쓸어내면서 지그재그 형태의 경로로 이동시켜, 마스크(20)의 수용부(21)에 솔더볼(70)이 안착되도록 한다.

이를 위하여, 안내 박판(120)은 다수의 안내 박판(121-126)이 서로 다른 각도로 경사지게 배열된 열을 이루어 형성된다. 즉, 안내 박판(120)은, 도10에 도시된 바와 같이, 전진 방향(100f)의 중심궤적(88)에 대하여 예각을 이루는 제1각도(ang1)만큼 경사지게 배열되고 전진 방향(100f)에 대략 수직을 이루는 열을 이루는 제1안내 박판(121)과, 전진 방향(100f)에 대하여 예각을 이루되 제1각도(ang1)와 반대 방향인 제2각도(ang2)만큼 경사지게 연장되고 제1안내박판(121)을 구비한다. 이에 따라, 몸체(110)가 전진 방향(100f)으로 이송하면, 마스크(20) 상에 공급된 솔더볼(70)은 제1안내박판(121)과 제2안내박판(122)의 사이에 형성된 제1통로와 제2통로를 따라 지그재그 이송된다.

여기서, 제1안내박판(121)과 제2안내박판(122)의 사이에는 박판이 형성되지 않은 빈 공간으로 혼합 영역(Am)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 열을 이루는 제1안내박판(121)들의 사잇 공간에 형성되는 다수의 제1통로들 중에 일부의 제1통로에 과도한 양의 솔더볼이 몰리더라도, 그 솔더볼이 혼합영역(Am)을 거치면서 제2안내박판(122)들의 사잇 공간에 형성되는 제2통로로 진입하는 경로(P1) 중에 자연스럽게 솔더볼이 분산되어 진입하게 된다.

즉, 폭 방향으로 열을 이루며 배열된 제1안내박판(121)과, 제2안내박판(122), 제3안내박판(123) 등의 사잇 공간에 혼합 영역(Am)이 구비됨에 따라, 제1안내박판(121)에 의해 형성되는 다수의 제1통로들 중에 일부의 제1통로에 과도한 솔더볼이 몰리더라도, 그 솔더볼이 제1안내박판(121)과 제2안내박판(122) 사이의 혼합영역(Am)을 거치면서 제2안내박판(122) 사이에 형성된 제2통로로 진입할 때에 자연스럽게 분산되고, 마찬가지로 제2통로를 통과한 솔더볼이 제2안내박판(122)과 제3안내박판(123) 사이의 혼합영역(Am)을 거치면서 제3안내박판(123) 사이의 제3통로로 진입할 때에 보다 더 분산된상태가 된다.

이를 통해, 솔더볼이 안내 박판으로 이루어진 열을 하나씩 통과할 때마다, 각 통로에 분포되는 솔더볼의 양이 점점 균일해지므로, 일부의 수용부(21)를 그대로 통과하는 솔더볼이 적어지므로, 마스크의 수용부(21)에 솔더볼을 안착시키는 데 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 한편, 박판(120, 130)의 탄성적인 휨 변형에 의해서도 안착부(Bx)에 솔더볼이 안착되는 효과가 높아지는데, 과도한 양의 솔더볼이 일부의 박판의 사이 통로에 몰리면 박판의 탄성 변위가 커지면서 솔더볼을 누르는 힘이 커질 수 있다. 그러나, 상기와 같이 혼합 영역(Am)을 구비됨에 따라, 각 열을 이루는 안내 박판(121, 122,...)에 의해 형성된 제1통로, 제2통로, 제3통로,...를 순차적으로 거치면서 골고루 솔더볼이 분산되고, 이에 따라 적은 양의 솔더볼에 의해서도 모든 안착부(Bx)에 솔더볼을 안착시키는 시간을 단축하는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 공급된 솔더볼이 박판과의 접촉에도 불구하고 과도한 힘이 작용하는 억제하기 위하여, 솔더볼이 순차적으로 통과하면서 분산되기 이전에 과도한 솔더볼에 의해 박판의 휨 휨탄성 복원력에 의해 솔더볼의 손상을 최소화하기 위하여, 솔더볼이 먼저 접촉하는 제1안내박판의 휨 탄성계수가 그 이후에 접촉하는 제2안내박판, 제3안내박판에 비하여 더 낮게 정해질 수 있다. 이를 통해, 솔더볼 스위퍼 장치의 안내 박판(121, 122,...)을 단계적으로 거치면서 솔더볼의 양이 균일하게 분산되기 이전이더라도, 박판의 휨 탄성 변형에 의해 솔더볼이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

안내 박판(120)은 제1안내박판(121)과 제2안내박판(122)만으로 형성될 수도 있지만, 솔더볼 스윕 장치(100)의 전진 방향(100f)의 중심궤적(88)을 기준으로 제1각도(ang1)와 동일한 방향(도10을 기준으로 궤적의 왼쪽 방향)으로 제3각도(ang3)만큼 경사지게 배열되고 전진 방향(100f)에 대략 수직을 이루는 열을 이루며 제2안내박판(122)의 후방에 배치된 제3안내박판(123)과, 전진 방향(100f)의 중심궤적(88)을 기준으로 제2각도(ang2)와 동일한 방향(도10을 기준으로 궤적의 오른쪽 방향)으로 제4각도(미표시)만큼 경사지게 배열되고 전진 방향(100f)에 대략 수직을 이루는 열을 이루며 제3안내박판(123)의 후방에 배치된 제4안내박판(124)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이, 제3안내박판(123)과 제4안내박판(124)이 추가적으로 구비됨에 따라, 솔더볼의 이동 경로는 보다 많이 꺾인 지그재그 형태로 이송되어, 솔더볼이 마스크(20)의 수용부(21)에 보다 확실하게 안착시킬 수 있다.

마찬가지로, 제2안내박판(122)과 제3안내박판(123)의 사이에는 빈 공간으로 형성된 혼합 영역(Am)이 구비되고, 제3안내박판(123)과 제4안내박판(124)의 사이에는 빈 공간으로 형성된 혼합 영역(Am)이 구비되어, 솔더볼이 각각의 안내 박판(122-124)의 사이에 형성된 통로를 따라 지그재그 방향으로 이동하는 과정에서, 어느 하나의 통로에 과도하게 많은 양의 솔더볼이 몰리더라도, 혼합 영역(Am)에서 몰려있던 솔더볼이 그 다음의 안내박판에 의해 형성된 다수의 통로들로 분산되면서, 솔더볼이 자연스럽게 분산되어 마스크(20)의 수용부(21)로 안착될 수 있도록 한다.

이에 더하여, 안내 박판(120)은 추가적인 안내 박판이 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 도9에 도시된 바와 같이, 솔더볼 스윕 장치(100)의 전진 방향(100f)의 중심궤적(88)을 기준으로 제1각도(ang1)와 동일한 방향으로 제5각도(미표시)만큼 경사지게 배열되고 전진 방향(100f)에 대략 수직을 이루는 열을 이루며 제4안내박판(124)의 후방에 배치된 제5안내박판(125)과, 전진 방향(100f)의 중심궤적(88)을 기준으로 제2각도(ang2)와 동일한 방향으로 제6각도(미표시)만큼 경사지게 배열되고 전진 방향(100f)에 대략 수직을 이루는 열을 이루며 제5안내박판(125)의 후방에 배치된 제6안내박판(126)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제4안내박판(124)과 제5안내박판(125)의 사이에는 빈 공간으로 형성된 혼합 영역(Am)이 구비되고, 제5안내박판(125)과 제6안내박판(126)의 사이에는 빈 공간으로 형성된 혼합 영역(Am)이 구비될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 전진 방향(120f)의 중심궤적(88)과 예각을 이루는 제1안내박판(121), 제3안내박판(123), 제5안내박판(125)이 이루는 각도(ang1, ang3,...)는 서로 동일하게 정해지고, 전진 방향(120f)의 중심궤적(88)과 예각을 이루는 제1안내박판(121), 제3안내박판(123), 제5안내박판(125)이 이루는 각도(ang2,...)는 서로 동일하게 정해질 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 국한되지 아니하며, 각각의 안내 박판(121-126)이 이루는 각도는 솔더볼의 지그재그 형태의 이동 경로(P1, P2, P3,...)를 따라 다양하게 정해질 수 있다.

한편, 도면에는 열을 이루어 형성된 안내 박판(121-126)의 사이에 모두 빈 공간으로 형성된 혼합 영역(Am)이 구비된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 국한되지 아니하며, 안내 박판의 사이 중 일부에는 혼합 영역이 구비되지 않을 수도 있다.

상기 유도 박판(130)은 몸체(110)의 이동 방향(100fr)의 선단부에서 하방으로 연장되어, 마스크(20)의 상면에 놓여진 솔더볼(70)을 몸체(110)의 중앙부를 향하여 안내하는 경로(Pg)로 유도하도록 전진 방향(100f)에 대하여 경사지게 배열되고 전진 방향(100f)에 대략 수직을 이루는 열을 이루며 다수의 유도 박판(130)이 배열 형성된다.

즉, 유도 박판(130)은, 몸체(110)의 전진 방향(100f)을 기준으로 전방부에서 상하 이동 가능하게 설치된 전방 몸체(111)의 저면으로부터 하방으로 연장된 전방부 유도박판(131)과, 몸체(110)의 전진 방향(100f)을 기준으로 후방부에서 상하 이동 가능하게 설치된 후방 몸체(112)의 저면으로부터 하방으로 연장된 후방부 유도박판(132)이 구비된다. 이에 따라, 전방부 유도박판(131)은 전진 방향(100f)을 기준으로 안내 박판들 중에 가장 전방에 배치된 제1안내박판(121)의 전방에 위치하며, 후방부 유도박판(132)은 전진 방향(100f)을 기준으로 안내 박판들 중에 가장 후방에 배치된 제6안내박판(126)의 후방에 위치한다.

도9에 도시된 바와 같이, 전방부 유도박판(131)은 몸체(110)의 중심궤적(88)으로부터 전방을 향하여 벌어지는 경사(angf)를 갖게 연장 형성되고, 후방부 유도박판(132)은 몸체(110)의 중심궤적(88)으로부터 후방을 향하여 벌어지는 경사(angr)를 갖게 연장 형성된다. 이에 따라, 몸체(110)가 전진 방향이나 후진 방향으로 진행하는 동안에, 유도 박판(130)의 하단부에 솔더볼이 쓸리면서 몸체(110)의 중앙부(110m)를 향하는 유도 경로(Pg)로 안내되어, 솔더볼의 대부분이 몸체의 바깥으로 밀려나는 양이 최소화되면서 안내 박판(120)을 통과하게 된다.

여기서, 유도 박판(130)은 몸체(110)의 중앙부(110m)의 전방(131v)과 후방(132v)에 형성되지 않는 형태로 배열된다. 이를 통해, 솔더볼이 유도 박판(130)을 통과하는 과정에서 중앙부에서는 유도 박판(130)에 의한 저항을 덜 받아 몸체(110)의 중앙부(110m)에 보다 많은 솔더볼이 유도된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 유도 박판(130)은 몸체의 전방부와 후방부의 선단부에서 중앙부(110m)에도 동일하게 배열되거나 보다 성하게 분포될 수도 있다.

이렇듯, 유도 박판(130)은 몸체(110)의 이동 경로 중에 솔더볼을 보다 중앙부(110m)로 몰리게 유도하고 몸체(110)의 횡방향(진행방향에 수직한 방향)으로 벗어나는 것을 최소화한다. 이를 위하여, 몸체(110)가 전진 방향(100f)으로 이동하는 동안에는, 전방 몸체(111)가 하방(d)으로 이동하고 후방 몸체(112)가 상방(u)으로 이동한 상태가 되어, 전방부 유도 박판(131)의 하단부가 마스크(20) 상의 솔더볼(70)과 접촉하여 몸체 중앙부(110m)로 유도하지만 후방부 유도 박판(132)의 하단부는 마스크(20) 상의 솔더볼(70)과 접촉하지 않게 작동한다. 그리고, 몸체(110)가 후진 방향(100r)으로 이동하는 동안에는, 전방 몸체(111)가 하방(d)으로 이동하고 후방 몸체(112)가 상방(u)으로 이동한 상태가 되어, 전방부 유도 박판(131)의 하단부가 마스크(20) 상의 솔더볼(70)과 접촉하여 몸체 중앙부(110m)로 유도하지만 후방부 유도 박판(132)의 하단부는 마스크(20) 상의 솔더볼(70)과 접촉하지 않게 작동한다.

한편, 상기 안내 박판(120)과 유도 박판(130)은 전진 방향(100f)에 경사진 직선 형태로 연장 형성되며, 상단부가 몸체(110) 등에 고정되고 하단이 자유단으로 형성되어, 박판의 하단에 미는 힘이 작용하면, 박판의 하단이 외팔보 형태로 탄성적으로 휨 변형이 발생된다. 이를 위하여, 박판(120, 130)의 하단은 마스크(20)의 상면과 이격(d2)되어 비접촉 상태로 위치한다. 이에 따라, 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 이동하면서 박판 사이의 일부 통로에 솔더볼(70)이 국부적으로 과도하게 많아지거나, 마스크의 수용부(21)에 일부 걸리게 되면, 도6의 점선으로 표시된 제2안내 박판(122)으로 예시된 바와 같이, 박판(120, 130)의 하단부에 미세하게 휨 탄성 변형이 생기면서 솔더볼(70x)을 수용부(21) 내부로 밀어낸다. 이에 따라, 박판(120, 130)에 밀려 안내되는 솔더볼(70x)은 마스크의 수용부(21)로 안착되는 효율이 높아질 뿐만 아니라, 안내되는 경로(P1, P2, ....)로 안내되면서 솔더볼의 손상이 방지되는 효과를 얻을 수 있다. 이를 통해, 솔더볼(70x)이 원래의 형상을 유지한 상태로 리플로우 공정을 거쳐 범프를 형성하므로, 접속 부분의 크기가 예정된 크기로 유지되어 통전 상태의 오류 발생 가능성을 크게 낮출 수 있다.

이 효과를 보다 확실하게 얻기 위하여, 상기 안내 박판(120)과 유도 박판(130)은 20㎛ 내지 500㎛ 두께를 갖는 금속 재질인 것이 바람직하다. 이는, 안내 박판(120) 및 유도 박판(130)의 두께가 20㎛보다 얇으면 너무 쉽게 휘어져 솔더볼을 안내하는 역할을 의도한만큼 실현되지 않으며, 박판의 두께가 500㎛보다 두꺼우면 솔더볼이 몰려있는 상태에서 솔더볼을 하방으로 누르는 힘이 커져 솔더볼의 파손이 야기될 수 있다. 예를 들어, 박판은 스텐레스 재질로서 100㎛의 두께로 형성될 수 있다.

무엇보다도, 안내 박판(120)과 유도 박판(130)의 박판 표면에는 돌기(120x, 130x)가 돌출 형성된다. 이에 따라, 열을 이루는 다수의 박판들 사이에 형성된 통로를 솔더볼이 통과할 때에, 박판(120, 130)의 판면을 따라 이동하다가 돌기(120x, 130x)에 되튀면서 솔더볼(70)이 뭉치로 움직이기 보다는 개별적으로 운동하도록 유도되어 마스크(20)의 수용부(21)로 삽입되어 안착될 가능성을 보다 높일 수 있다. 여기서, 돌기(120x, 130x)는 도면에 도시된 바와 같이 반원형, 반타원형으로 형성될 수도 있으며, 박판(120, 130)에 핀을 밀어서 소성 변형 시키는 형태 및 그 밖에 다양한 형태로 형성될 수 있다.

한편, 안내 박판(120)과 유도 박판(130)은, 도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 직선 형태로 경사지게 배열되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 박판 사이의 통로에 솔더볼이 많이 몰리더라도 쉽게 변형되어 솔더볼의 손상을 방지하면서 솔더볼의 이동 경로를 보다 운동성 높게 유도할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 국한되지 아니하며, 도10 및 도11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 형태(100')에 따르면, 직선 형태로 배열된 제1안내 박판(221)과 제2안내박판(222)의 끝단이 서로 연결되고, 제3안내박판(223)과 제4안내박판(224)이 서로 연결된 형태로 배열될 수도 있다. 이 경우에도, 도12에 도시된 바와 같이, 몸체(110)가 전진 방향(100f)이나 후진 방향(100r)으로 이동하면서, 안내 박판(221, 222, 223, 224, 225, 226; 220)의 사이에 형성된 통로를 통해 솔더볼(70)을 안내하면서 마스크(20)의 수용부(21)에 솔더볼을 안착시킨다. 또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 안내 박판과 유도 박판 중 어느 하나 이상은 곡선 형태로 경사진 형상을 포함할 수 있다.

그리고, 안내 박판(120)과 유도 박판(130)은 몸체(110)의 전진 방향(100f)과 후진 방향(100r)에 대략 수직을 이루는 횡방향으로 열을 이루는 구성이 예시되어 있지만, 열을 이루는 방향은 다양하게 정해질 수 있다. 예를 들어, 제1안내박판이 이루는 열과 제2안내박판이 이루는 열은 서로 평행하지 않고 소정의 예각을 이루도록 배치될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 솔더볼 스위퍼 장치(100, 100')를 이용하여 도2a에 도시된 기판(S)의 안착부(Bx)에 솔더볼(70)을 공급하는 솔더볼 처리 방법을 상술한다.

도2a에 예시된 기판(S)에는 다수의 단위 칩(U1)이 종횡으로 연결된 형태로 배치되며, 각각의 단위칩(U1)에는 스태킹 형태로 적층되는 기판 사이를 전기적으로 연결하기 위한 안착부(Bx)에 전기 접점을 형성하는 솔더볼이 안착되도록 솔더볼 처리 방법이 다음과 같이 행해진다.

여기서, 기판(S)이 적층 기판인 경우에는, 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이, 반도체 패키지의 제조를 위해 적층되는 단위칩(U1)이 종횡으로 연결되고, 연산 등의 작용을 하는 소자(K)가 실장되어 있거나 실장될 예정인 기판(S)일 수 있다. 상하로 적층되는 기판이 전기 접속되도록 솔더볼이 안착되는 안착부(Bx)가 다수 형성된다.

단계 1: 먼저, 도2a에 도시된 기판(S)의 안착부(Bx)와 동일한 패턴으로 분포된 수용부(21)가 형성된 마스크(20)를 준비하고, 도3에 도시된 바와 같이, 매개 기판(S1) 상에 마스크(20)를 거치(20d)시킨다.

임시 기판(S1)의 안착부(Bx)와 동일한 패턴의 관통공(21)이 형성된 마스크(20)를 준비하여, 정렬 센서(95)에 의하여 마스크(20)의 감지부(26)를 감지하여, 마스크(20)와 임시 기판(S1)을 정렬시킨 상태에서 마스크(20)를 하방으로 이동시켜 마스크(20)를 임시 기판(S1)의 상측에 위치시킨다. 여기서, 마스크(20)는 임시 기판(1S)과의 사잇 간격이 솔더볼의 이동을 제한하는 낮은 높이로 이격되게 공중에 떠 있는 상태일 수도 있다. 여기서, 임시 기판(S1)은 기판(S)의 패턴과 동일한 안착부(Bx')가 형성될 수도 있다.

도3의 'U1'는 하나의 단위 기판의 안착부(Bx)의 패턴 분포를 표시한 것이다.

도면에는 마스크(20)의 수용부(21)가 관통 형성되고, 마스크(20)의 하부에 매개 기판(S1)이 형성된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 국한되지 아니하며, 매개 기판(S1)이 평탄한 바닥면으로 형성될 수도 있고, 매개 기판(S1)이 구비되지 않고 마스크(20)의 수용부(21)가 홈 형상으로 형성될 수도 있다.

마스크(20)는 패턴에 따른 수용부(21)가 형성된 부분의 바깥에 솔더볼을 거치해놓을 만큼 충분히 넓은 여유 표면(Yi, Ye)이 형성될 수 있다.

단계 2: 그리고 나서, 도4에 도시된 바와 같이, 솔더볼 저장통(79)으로부터 솔더볼(70)을 마스크(20)의 일측 여유 표면(Yi)으로 공급한다. 여기서, 솔더볼(70)의 공급량은 마스크(20)의 수용부(21)를 채우는 데 필요한 개수의 3배~5배정도로 정해질 수 있다.

단계 3: 그리고 나서, 솔더볼 스위퍼 장치(100)를 마스크(20)의 일측 여유 표면(Yi)보다 후방에 위치시킨 상태에서, 안내 박판(120)과 전방부 유도 박판(131)의 하단부로 솔더볼(70)을 밀어낼 수 있는 높이(도6의 d2)로 근접시킨다.

그 다음, 도5a에 도시된 바와 같이, 솔더볼 스위퍼 장치(100)를 전진 방향으로 제1거리(L1)만큼 이동시켜, 마스크(20)의 일측 여유 공간(Yi)에 위치한 솔더볼(70)을 밀어 전진 방향으로 이동시킨다. 이 과정에서, 솔더볼(70)은 솔더볼 스위퍼 장치(100)의 전방부 유도 박판(131)에 의해 몸체(110)의 중앙부(110m)에 많은 양이 배치되게 이동되고, 전방부 유도 박판(131)을 통과한 솔더볼은 다수의 열로 배열된 안내 박판(121, 122, 123, 124,...)에 의해 밀리면서 지그재그 방향의 경로(P1, P2, P3,...)로 이동한다.

특히, 각 열의 안내 박판(121, 122, 123,...)의 사이에는 빈 공간으로 이루어진 혼합 영역(Am)이 형성되어 있으므로, 안내 박판의 사이에 형성된 어느 하나의 통로에 과도하게 많은 양의 솔더볼이 몰리더라도, 혼합 영역(Am)에서 분산되면서 마스크의 수용부(21) 상측을 골고루 통과하면서 솔더볼(70)이 채워지게 된다.

여기서, 제1거리는 솔더볼이 다수의 열로 배열된 안내 박판(120)을 통과하면서 횡방향 바깥으로 조금씩 밀려나는 솔더볼이 발생되는 데, 횡방향으로 밀린 솔더볼의 양이 미리 정해진 개수에 도달하는 거리로서 실험에 의해 미리 얻어진다.

이와 같이 제1전진 스위프 이동단계가 행해진다.

단계 4: 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 미리 정해진 제1거리(L1)만큼 이동하면, 도5b에 도시된 바와 같이, 안내박판(120)이 마스크(20) 상의 솔더볼에 접촉하지 않은 높이가 되게 몸체(110)를 상측으로 이동(100u1)시키고, 이 상태로 제a거리(TR1)만큼 솔더볼 스위퍼를 후진 이동시키고, 다시 안내 박판(120)의 하단부가 마스크(20) 상의 솔더볼에 접촉하는 높이(d2)가 되게 몸체(110)를 하방으로 이동(100d1)시키는 임시 후진 단계를 행한다.

여기서, 제a거리(TR1)는 제1전진 스위프 이동단계에서 전진 이동한 제1거리(L1)보다는 짧게 정해지고, 솔더볼 스위퍼 장치(100)의 몸체(110)의 길이(w)보다 더 크게 정해질 수 있다. 이를 통해, 솔더볼 스위퍼 장치(100)의 몸체 하부에 위치하고 있던 솔더볼을 제1안내박판(121)으로부터 제6안내박판(126)까지 다시 통과시키면서, 솔더볼의 이동 경로를 보다 길게 지그재그 경로로 유도하여 수용부(21)로 안착시키는 정확성이 향상된다.

단계 5: 그리고 나서, 도5c에 도시된 바와 같이, 솔더볼 스위퍼 장치(100)는 제a거리보다 긴 제2거리(L2)만큼 전진 이동(100f2)시키는 제2전진 스위프 이동 단계를 행한다.

이에 따라, 제1전진 스위프 이동 단계에서 안내 박판(120)의 후방으로 쳐져 마스크 상에 잔류하는 솔더볼을 다시 밀어 전진 이동시킴에 따라, 몸체(110)가 제2전진 스위프 이동 단계를 행하는 과정에서 마스크 상에 잔류하는 솔더볼을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제1전진 스위프 이동단계에서 솔더볼이 삽입 안착되지 못한 수용부(21)에 솔더볼이 안착될 확률을 크게 높일 수 있다.

도면에는 단계 5에 의해 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 마스크(20)의 수용부(21)를 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 모두 지나가는 구성을 예로 들었지만, 본 발명은, 수용부의 넓이와 안내 박판의 열의 개수에 따라, 단계 3 ~ 단계 5를 반복하여, 마스크(20)의 수용부(21)를 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 모두 지나가도록 전진 스위프 이동과 임시 후진을 3회 이상 반복하여 행할 수 있다.

이와 같이, 다수의 열로 이루어진 안내 박판(120)이 마스크(20)의 표면을 반복하여 지나감에 따라, 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 지나간 후방에 잔류하는 솔더볼을 거의 없앨 수 있으며, 마스크(20)의 수용부(21)에 빠짐없이 솔더볼을 안착시킬 수 있게 된다.

이를 통해, 안내 박판(120)의 하단부가 마스크 상의 솔더볼에 접촉할 수 있는 높이로 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 수용부(21)를 모두 지나는 전진 스위프 이동 단계가 종료된다.

단계 6: 단계 5에 의해 전진 스위프 이동 단계가 행해지면, 도5d에 도시된 바와 같이, 마스크(20) 상의 솔더볼은 타측 여유 표면(Ye)에 대부분이 잔류한 상태가 된다.

이 상태에서, 안내 박판(120)이 마스크 상에 잔류하는 솔더볼(70r)에 접촉할 수 있는 높이(d2)로, 전진 방향(100f1, 100f2)과 반대인 후진 방향(100r)으로 솔더볼 스위퍼 장치(100)를 후진 이동시키는 후진 스위프 이동단계가 행해진다.

이를 위하여, 도5d에 도시된 바와 같이, 솔더볼 스위퍼 장치(100)는 안내 박판(120)의 하단부가 타측 여유 표면(Ye)에 잔류하는 솔더볼(70r)과 접촉하지 않는 높이로 상측 이동(100u2)하고, 몸체(110)를 전방으로 추가로 임시 이동(100rt)시켜 후방부 유도 박판(132)이 잔류하는 솔더볼(70r)에 비하여 전방에 위치하도록 한 상태에서, 몸체(110)를 하방으로 이동(100d2)시켜 안내 박판(120)의 하단부가 솔더볼(70r)과 접촉할 수 있는 높이가 되도록 하는 후진 이동 준비단계를 행한다.

이와 동시에, 전방 몸체(111)는 상방으로 이동(u)하여 전방부 유도 박판(131)의 하단부가 마스크 상의 솔더볼에 접촉하지 않는 높이가 되게 하고, 후방 몸체(112)는 하방으로 이동(d)하여 후방부 유도 박판(132)의 하단부가 마스크 상의 솔더볼에 접촉할 수 있는 높이가 되도록 한다.

단계 7: 그리고 나서, 도5e에 도시된 바와 같이, 솔더볼 스위퍼 장치(100)를 후진 방향(100r1)으로 미리 정해진 제6거리(L6)만큼 이동시키는 제1후진 스위프 이동단계가 행해진다.

이 과정에서, 후방부 유도 박판(132)에 의해 몸체(110)가 후방으로 이동하면서 솔더볼이 몸체의 후방 중앙부(110m)로 모이며, 안내 박판(121, 122, 123,...)의 하단부가 타측 여유 표면(Ye)에 잔류하고 있던 솔더볼(70r)을 후방으로 밀어내면서, 마스크의 솔더볼(70)은 각 열의 안내 박판(121, 122,..)의 사이에 형성된 통로를 따라 지그재그 방향으로 이동하도록 안내된다. 이를 통해, 전진 스위프 이동단계(단계 3~ 단계 5)에서 마스크의 수용부(21) 중에 솔더볼이 채워지지 않은 수용부(Ms)에도 솔더볼(70c)이 삽입되면서 안착된다.

이미 전진 스위프 이동 단계(단계 3~단계 5)를 행하면서 대부분의 수용부(21)에 솔더볼이 안착된 상태이므로, 제6거리(L6)는 제1거리(L1)에 비하여 더 길게 정해질 수 있다.

단계 8: 그리고 나서, 단계 4와 유사하게, 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 미리 정해진 제6거리(L1)만큼 이동하면, 도5f에 도시된 바와 같이, 안내박판(120)이 마스크(20) 상의 솔더볼에 접촉하지 않은 높이가 되게 몸체(110)를 상측으로 이동(100u3)시키고, 이 상태로 제b거리(TR6)만큼 솔더볼 스위퍼를 전진 이동(100rt)시키고, 다시 안내 박판(120)의 하단부가 마스크(20) 상의 솔더볼에 접촉하는 높이(d2)가 되게 몸체(110)를 하방으로 이동(100d3)시키는 임시 전진 단계를 행한다.

여기서, 제b거리(TR6)는 제1후진 스위프 이동단계에서 전진 이동한 제6거리(L6)보다는 짧게 정해진다. 예를 들어, 솔더볼 스위퍼 장치(100)의 몸체(110)의 길이 이상으로 정해질 수 있다.

단계 9: 그 다음, 단계 5와 유사하게, 도5g에 도시된 바와 같이, 솔더볼 스위퍼 장치(100)는 제b거리(TR6)보다 긴 제7거리(L7)만큼 후진 이동(100r2)시키는 제2후진 스위프 이동 단계를 행한다.

이에 따라, 제1후진 스위프 이동 단계에서 안내 박판(120)의 후방으로 쳐져 마스크 상에 잔류하는 솔더볼을 다시 밀어 후진 이동시킴에 따라, 몸체(110)가 제2후진 스위프 이동 단계를 행하는 과정에서 마스크 상에 잔류하는 솔더볼을 거의 완전히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제1전진 스위프 이동단계에서 솔더볼이 삽입 안착되지 못한 수용부(Ms)에 솔더볼(70c)이 안착되도록 한다.

마찬가지로, 도면에는 단계 9에 의해 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 마스크(20)의 수용부(21)를 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 모두 지나가 일측 여유 표면(Yi)으로 복귀하는 구성을 예로 들었지만, 본 발명은, 수용부의 넓이와 안내 박판의 열의 개수에 따라, 단계 7 ~ 단계 9를 반복하여, 마스크(20)의 수용부(21)를 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 모두 지나가도록 후진 스위프 이동과 임시 전진을 3회 이상 반복하여 행할 수 있다.

이와 같이, 다수의 열로 이루어진 안내 박판(120)이 마스크(20)의 표면을 반복하여 지나감에 따라, 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 지나간 전방에 잔류하는 솔더볼을 거의 없앨 수 있으며, 마스크(20)의 수용부(21)에 빠짐없이 솔더볼을 안착시킬 수 있게 된다.

이를 통해, 안내 박판(120)의 하단부가 마스크 상의 솔더볼에 접촉할 수 있는 높이로 솔더볼 스위퍼 장치(100)가 수용부(21)를 모두 지나는 후진 스위프 이동 단계가 종료된다.

단계 10: 그리고 나서, 도5h에 도시된 바와 같이, 흡입압(200a)이 작용하는 흡입 부재(200)를 마스크(20) 상을 따라 이동시키는 것에 의해, 마스크(20)상에 잔류하는 솔더볼(70r)을 흡입하여 수집한다. 이에 따라, 마스크(20) 상에는 잔류하는 솔더볼이 남지 않은 상태가 되며, 흡입 부재(200)에 수집된 솔더볼(70r)은 이후의 솔더볼 처리 공정에 사용된다.

마스크(20) 상에 잔류하는 대부분의 솔더볼(70r)은 일측 여유 표면(Yi)에 몰려 위치하고 있으므로, 흡입 부재(200)가 일측 여유 표면(Yi)에 대향한 상태로 인가하는 흡입압은 많은 잔류 솔더볼(70r)을 흡입하여 수거할 수 있도록 충분히 큰 흡입압이 인가될 수 있다. 그리고, 마스크(20)의 수용부(21)를 통과하는 동안에 인가되는 흡입압(200a)은 수용부(21)에 수용된 솔더볼이 흡입되지 않도록 낮은 흡입압을 인가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 흡입 부재(200)가 일측 여유 표면(Yi)에 흡입압(200a)을 인가하는 동안에는 흡입압의 인가 방향을 수직 방향으로 하거나 연직면에 20도 이하의 각도로 조절하고, 흡입 부재(200)가 수용부(21)를 통과하는 동안에는 흡입압의 인가 방향을 수평 방향으로 하거나 수평면에 30도 이하의 각도로 조절할 수 있다.

이를 통해, 마스크(20) 상에 잔류하는 솔더볼(70r)의 수거 효율을 높이면서, 수용부(21)에 안착된 솔더볼이 흡입되어 수거되는 것을 방지할 수 있다. 동시에, 하나의 수용부(21)에 1개의 솔더볼이 정상적으로 안착되고 다른 하나의 솔더볼이 수용부(21)에 걸쳐져 있는 것도 효과적으로 제거할 수 있다.

한편, 도면에 도시되지 않았지만, 흡입압을 인가하는 대신에, 부드러운 재질(예를 들어, 스폰지나 폴리비닐알콜 등)로 형성된 브러쉬로 마스크(20)의 상면을 쓸어내는 것에 의해, 마스크(20) 상에 잔류하는 솔더볼을 제거할 수도 있다.

단계 11: 그 다음, 도5i에 도시된 바와 같이, 비전(300)으로 마스크(20)의 상면을 촬영하여 마스크(20)의 수용부에 솔더볼(70)이 하나씩 안착되었는지를 검사한다. 비전(300)의 촬영 이미지는 제어부(310)로 전송되며, 제어부(310)는 이미지 프로세싱 방법으로 검사 결과를 판독할 수 있다.

단계 12: 단계 11에서의 결과, 마스크(20)의 수용부마다 솔더볼이 하나씩 안착된 것으로 판독되면, 도2a에 도시된 기판(S)의 안착부(Bx)에 솔더볼을 안착시키는 공정을 행하게 된다.

이를 위하여, 도13a에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 패턴과 동일한 패턴으로 분포된 흡입공(410)이 구비된 솔더볼 툴(400)을 구동부(Ms)를 작동시켜 마스크(20)로 접근시킨다. 그리고, 솔더볼 툴(400)의 흡입공(410)이 마스크(20)의 수용부(21)에 정렬되게 한 상태에서, 솔더볼 툴(400)의 챔버(420)에 압력 조절부(P)로부터 부압(Pv)을 인가하여, 각각의 흡입공(410)에 부압이 인가되도록 한다.

이에 따라, 마스크(20)의 수용부(21)에 안착되어 있던 솔더볼은 근접한 상태로 흡입압이 인가된 솔더볼 툴(400)의 흡입공(410)으로 이동(77)하여 흡입 파지된다.

단계 13: 한편, 기판(S)의 패턴 형태의 안착부(Bx)에 플럭스 또는 패이스트(55, 솔더 패이스트를 포함한다)가 적당량만큼 도팅되거나 프린팅된 상태로 기판(S)을 준비한다. 이는, 단계 1 ~ 단계 12와 무관하게 독립적으로 준비될 수 있다.

단계 12가 행해진 다음에, 도13b에 도시된 바와 같이, 안착부(Bx)의 패턴과 동일한 패턴으로 분포된 흡입공(410)에 하나씩의 솔더볼을 안착한 솔더볼 툴(400)을 기판(S)에 정렬시키고, 흡입공(410)에 인가한 흡입압(Pv)을 제거한다. 이에 따라, 솔더볼 툴(400)의 흡입공(410)에 위치하고 있던 솔더볼은 중력 방향인 하방으로 떨어지면서(77'), 기판(S)의 안착부(Bx)에 하나씩 안착된다.

최근에는 솔더볼(70)의 직경이 점점 작아져 솔더볼 툴(400)의 흡입공(410)에 정전기력에 의해 밀착되어 하방으로 떨어지지 않는 솔더볼(70)이 발생될 수 있다. 이 경우에는, 압력조절부(P)에서 챔버(420)에 인가하고 있던 부압(Pv)을 제거하는 것에 그치지 않고, 압력조절부(P)로부터 챔버(420)에 정압(미도시)을 인가하여 각각의 흡입공(410)에 하방으로 정압에 의한 힘으로 솔더볼(70)이 하방으로 떨어지도록 유도할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 각각의 흡입공(410)에 하방으로 밀어내는 핀이 구비되어, 핀으로 솔더볼(70)을 하방으로 밀어내는 작동을 병행할 수도 있다.

이를 통해, 기판(S)의 안착부(Bx)에 솔더볼(70)이 하나씩 안착되어, 새로운 기판의 접점과 솔더볼(70)이 적층된 상태에서 리플로우 공정을 거쳐 기판의 스태킹 공정이 오류없이 신뢰성있게 행할 수 있게 된다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에서는, 마스크(20)의 하측에 임시 기판(S1)이나 바닥면이 거치되어, 마스크(20)의 수용부(21)에 솔더볼(70)을 안착시킨 후 솔더볼 툴(400)을 이용하여 기판(S)의 안착부(Bx)에 솔더볼을 전사하도록 구성된다.

그러나, 본 발명은 전술한 구성으로 한정되지 아니하며, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도14에 도시된 바와 같이, 마스크(20)의 저면에는 솔더볼을 최종적으로 안착하고자 하는 기판(S)이 배치되고, 기판(S)의 정해진 패턴에 따른 안착부(Bx)에 플럭스(55)가 도팅하거나 프린팅하고, 단계 1 내지 단계 9에 따라 마스크(20)의 수용부(21)에 솔더볼(70)을 하나씩 안착시킨 상태가 되면, 단계 10에 따라 마스크(20) 상에 잔류하는 솔더볼(70r)을 제거하고, 필요에 따라 단계 11에 따라 마스크(20)의 수용부(21)에 하나씩의 솔더볼이 안착되었는지를 검사한 이후에, 도14에 도시된 바와 같이, 마스크(20)를 20d2로 표시된 방향으로 들어올려 기판(S)으로부터 마스크(20)를 제거하는 것에 의해, 도13b에 도시된 전술한 실시예와 동일하게 기판의 패턴에 따라 분포된 안착부(Bx)에 솔더볼을 하나씩 안착시키는 솔더볼 처리 방법을 구현할 수도 있다.

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, 100': 솔더볼 스위퍼 장치 110: 몸체
79: 솔더볼 저장통 120: 안내 박판
130: 유도 박판 20: 마스크
21: 수용부 Bx: 안착부
S: 기판 S1: 임시 기판

Claims (28)

1. 마스크의 미리 정해진 패턴으로 분포된 수용부에 솔더볼을 공급하여 처리하는 방법으로서,
   상기 마스크의 표면에 솔더볼을 공급하는 솔더볼 공급단계와;
   상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 제1각도만큼 경사지게 연장되고 열을 이루면서 배열된 다수의 제1안내박판과, 상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 상기 제1각도와 반대 방향인 제2각도만큼 경사지게 연장되고 상기 제1안내박판의 후방부에서 열을 이루면서 배열된 다수의 제2안내박판을 구비한 솔더볼 스위퍼 장치로 상기 전진 방향으로 이동시키면서, 상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판의 하단부로 상기 솔더볼을 밀어 상기 수용부에 안착시키는 스위퍼 이동단계를;
   전진 방향과 후진 방향으로 이동 가능한 몸체와;
   상기 몸체에 대하여 하향 연장
   포함하여 구성된 솔더볼 처리 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판은 몸체로부터 하향 연장 형성되고;
   상기 몸체의 이동 방향의 선단부에는 상기 마스크의 상면에 놓여진 솔더볼을 상기 몸체의 중앙부를 향하여 안내하도록 경사지게 배열된 유도 박판이 형성되고;
   상기 스위퍼 이동 단계 중에 상기 유도 박판에 의해 상기 마스크 상의 솔더볼을 상기 솔더볼 스위퍼 장치의 중앙부를 향하여 안내하는 솔더볼 안내단계를;
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 유도 박판은, 다수의 박판이 열을 이루며 배열된 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 유도 박판은 다수의 박판이 열을 이루며 배열되되 상기 몸체의 중앙부에는 배열 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 스위퍼 이동단계는,
   상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판 중 어느 하나 이상의 하단부가 상기 솔더볼에 접촉할 수 있는 높이로 상기 솔더볼 스위퍼 장치가 상기 수용부를 모두 지나가도록 전진 이동시키는 전진 스위프 이동단계와;
   상기 솔더볼 스위퍼 장치가 상기 수용부를 모두 지나가도록 전진 이동시킨 이후에, 상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판 중 어느 하나 이상이 상기 솔더볼에 접촉할 수 있는 높이로, 상기 전진 방향과 반대인 후진 방향으로 상기 솔더볼 스위퍼 장치를 후진 이동시키는 후진 스위프 이동단계를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 전진 스위프 이동단계는,
   상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판 중 어느 하나 이상이 상기 솔더볼에 접촉한 상태로 제1거리만큼 상기 전진 방향으로 상기 솔더볼 스위퍼 장치를 전진 이동시키는 제1전진 스위프 이동단계와;
   상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판이 상기 솔더볼에 접촉하지 않은 높이가 되게 상기 솔더볼 스위퍼 장치를 상측으로 이동시킨 상태로 상기 제1거리보다 짧은 제a거리만큼 상기 솔더볼 스위퍼 장치를 후진 이동시키는 임시 후진 단계와;
   상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판 중 어느 하나 이상이 상기 솔더볼에 접촉한 상태로 상기 제a거리보다 긴 제2거리만큼 상기 전진 방향으로 상기 솔더볼 스위퍼 장치를 전진 이동시키는 제2전진 스위프 이동단계를;
   포함하는 전진 스위프 이동단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
   
7. 제 5항에 있어서, 상기 후진 스위프 이동단계는,
   상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판 중 어느 하나 이상이 상기 솔더볼에 접촉한 상태로 제6거리만큼 상기 후진 방향으로 상기 솔더볼 스위퍼 장치를 이동시키는 제1후진 스위프 이동단계와;
   상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판이 상기 솔더볼에 접촉하지 않은 높이가 되게 상기 솔더볼 스위퍼 장치를 상측으로 이동시킨 상태로 상기 제6거리보다 짧은 제b거리만큼 상기 솔더볼 스위퍼 장치를 전진 이동시키는 임시 후진 단계와;
   상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판 중 어느 하나 이상이 상기 솔더볼에 접촉한 상태로 상기 제b거리보다 긴 제7거리만큼 상기 후진 방향으로 상기 솔더볼 스위퍼 장치를 이동시키는 제2후진 스위프 이동단계를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 솔더볼 스위퍼 장치의 전진 방향의 전방부에는 전방부 유도 박판이 형성되고, 상기 솔더볼 스위퍼 장치의 전진 방향의 후방부에는 후방부 유도 박판이 형성되고, 상기 전방부 유도 박판과 상기 후방부 유도 박판은 상하 이동 가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 전진 스위프 이동단계에서는 상기 전방부 유도 박판이 하방 이동하여 상기 전방부 유도 박판의 하단부가 솔더볼과 접촉하고;
   상기 후진 스위프 이동단계에서는 상기 후방부 유도 박판이 하방 이동하여 상기 후방부 유도 박판의 하단부가 솔더볼과 접촉하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
   
10. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 솔더볼 스위퍼 장치에 형성된 제1안내박판과 상기 제2안내박판 중 어느 하나 이상은 곡선 형태와 직선 형태 중 어느 하나 이상으로 연장된 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
    
11. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 솔더볼 스위퍼 장치에 형성된 제1안내박판과 상기 제2안내박판은 서로 연결된 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
    
12. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크의 저면에는 상기 패턴에 따라 플럭스가 도팅된 기판이 배치되고;
    상기 마스크 상에 잔류하는 솔더볼을 제거하는 솔더볼 제거 단계와;
    상기 마스크를 제거하는 마스크 제거단계를;
    더 포함하여, 상기 기판에 상기 패턴에 따른 솔더볼이 안착되게 하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 솔더볼 제거 단계는 흡입압을 인가하여 상기 솔더볼을 흡입하여 수집하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
    
14. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크 상에 잔류하는 솔더볼을 제거하는 솔더볼 제거 단계와;
    상기 수용부에 안착된 솔더볼을 솔더볼 툴로 흡입 파지하는 솔더볼 파지 단계와;
    상기 솔더볼 툴에 흡입 파지된 솔더볼을 상기 패턴에 따라 플럭스가 도팅된 기판에 안착시키는 솔더볼 안착단계를;
    포함하여, 상기 기판에 상기 패턴에 따른 솔더볼이 안착되게 하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
    
15. 제 1항에 있어서,
    상기 마스크의 상기 수용부에 솔더볼이 하나씩 안착되었는지를 검사하는 검사단계를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
    
16. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 제1각도와 동일한 방향으로 제3각도만큼 경사지게 연장되고 상기 제2안내박판의 후방부에서 열을 이루면서 배열된 다수의 제3안내박판과;
    상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 상기 제1각도와 반대 방향인 제4각도만큼 경사지게 연장되고 상기 제3안내박판의 후방부에서 열을 이루면서 배열된 다수의 제4안내박판을;
    추가로 구비한 것을 특징으로 하는 솔더볼 처리 방법.
    
17. 마스크의 미리 정해진 패턴으로 분포된 수용부에 공급된 솔더볼을 상기 수용부에 안착시키는 솔더볼 스위퍼 장치로서,
    전진 방향과 후진 방향으로 이동 가능한 몸체와;
    상기 몸체에 대하여 하향 연장 형성되되, 상기 전진 방향에 대하여 제1각도만큼 경사지게 배열되고 열을 이루는 다수의 제1안내박판과;
    상기 몸체에 대하여 하향 연장 형성되되, 상기 전진 방향에 대하여 상기 제1각도와 반대 방향인 제2각도만큼 경사지게 연장되고 상기 제1안내박판의 후방부에서 열을 이루면서 배열된 다수의 제2안내박판을;
    포함하여 구성되고, 상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판의 하단부로 상기 마스크 상의 솔더볼을 밀어 상기 수용부에 안착시키는 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 제1각도와 동일한 방향으로 제3각도만큼 경사지게 연장되고 상기 제2안내박판의 후방부에서 열을 이루면서 배열된 다수의 제3안내박판과;
    상기 마스크에 대한 전진 방향에 대하여 상기 제1각도와 반대 방향인 제4각도만큼 경사지게 연장되고 상기 제3안내박판의 후방부에서 열을 이루면서 배열된 다수의 제4안내박판을;
    추가로 구비한 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
19. 제 17항에 있어서,
    상기 전진 방향의 전방부에는 상기 마스크의 상면에 놓여진 솔더볼을 상기 솔더볼 스위퍼 장치의 상기 몸체의 중앙부를 향하여 안내하도록 경사지게 배열된 유도 박판을;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
20. 제 19항에 있어서,
    상기 유도 박판은 다수의 박판이 열을 이루며 배열되되, 상기 몸체의 중앙부에는 배열 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
21. 제 17항에 있어서,
    상기 솔더볼 스위퍼 장치는 상기 수용부를 모두 지나가는 경로로 전진 이동하고, 그 이후에 상기 전진 방향과 반대인 후진 방향으로 후진 이동하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
22. 제 21항에 있어서,
    상기 전진 방향을 기준으로 상기 제1안내박판의 전방부에는 전방부 유도 박판이 하향 연장 형성되고, 상기 전진 방향을 기준으로 상기 제2안내박판의 후방부에는 후방부 유도 박판이 형성되고, 상기 전방부 유도 박판과 상기 후방부 유도 박판은 상하 이동 가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
23. 제 22항에 있어서,
    상기 몸체가 전진 이동하는 동안에는 상기 전방부 유도 박판이 하방 이동하여 상기 전방부 유도 박판의 하단부가 솔더볼과 접촉하고,
    상기 몸체가 후진 이동하는 동안에는 상기 후방부 유도 박판이 하방 이동하여 상기 후방부 유도 박판의 하단부가 솔더볼과 접촉하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
24. 제 17항에 있어서,
    상기 솔더볼 스위퍼 장치에 형성된 제1안내박판과 상기 제2안내박판 중 어느 하나 이상은 곡선 형태와 직선 형태 중 어느 하나 이상으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
25. 제 17항에 있어서,
    상기 솔더볼 스위퍼 장치에 형성된 제1안내박판과 상기 제2안내박판은 서로 연결된 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
26. 제 17항에 있어서,
    상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판은 두께가 20㎛ 내지 500㎛인 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
27. 제 19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 제1안내 박판과 상기 제2안내 박판과 상기 유도 박판 중 어느 하나 이상에는 상기 솔더볼과 접촉하는 하단부에 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
28. 제 17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1안내박판과 상기 제2안내박판의 사이에는 박판이 형성되지 아니한 빈 공간으로 이루어진 혼합 영역이 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 스위퍼 장치.
    
    
    
    
    

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