KR20030019135A - 솔더볼 추출 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

솔더볼 추출 마스크는, 솔더볼을 전자부품의 전극에 배치하도록 진공하에 복수의 솔더볼을 흡인하기 위한 흡입장치로, 솔더볼을 거기로 각각 추출하기 위한 복수의 관통구멍과, 솔더볼과 계합하는 주면 및 이 흡입장치와 계합하는 이면을 갖추고 상기 관통구멍이 솔더볼 추출 마스크를 매개해서 주면으로부터 이면으로 확장되도록 하고 있는 솔더볼 추출 마스크가 그 소정의 위치에 형성되어 있는 흡입장치에 탑재되어 있고,

상기 관통구멍은, 그 직경이 주면으로부터 이면을 향하여 흡입포트까지 점진적으로 축소되며 솔더볼을 거기로 추출하기 위한 깔때기모양의 추출영역과,

상기 흡입포트의 직경보다 큰 직경을 가지며 흡입공간을 규정하도록 상기 흡입포트로부터 이면으로 확장되는 흡입구멍을 포함하고 있다.

Description

솔더볼 추출 마스크 및 그 제조방법 {SOLDER BALL ATTRACTING MASK AND ITS MANUFACTURING METHOD}

(발명의 분야)

본 발명은 일반적으로 진공추출(vacuum attraction)을 통해 솔더볼을 반도체칩 및 회로기판 등의 전자부품(electronic component)의 전극 위에 배치하기 위한 솔더볼 흡인(sucking)장치에 관한 것으로, 특히 솔더볼 흡인장치에 탑재되는 솔더볼 추출 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

(종래기술의 설명)

통상적으로, 솔더볼을 반도체칩 또는 회로기판상에 소정의 어레이로 형성된 전극 위에 배치하는 경우에는, 예컨대 일본 특허공개공보 7-202401호(1995년)에 개시되어 있는 바와 같이, 진공하에 소정의 패턴으로 흡입구멍(suction hole)을 갖는 솔더볼 추출 마스크를 설치한 흡입장치에 의해 한번에 다수의 솔더볼을 흡인하고, 그 후 전극의 위로 반송한 후에 진공흡입의 중지시에 전극 위에 배치한다.

그렇지만, 최근 전자부품의 집적도가 더 높아지고, 전극의 어레이의 밀도가 더 높아지고 더 복잡해짐에 따라, 흡입장치에 의해 한번에 흡인되는 솔더볼의 수의 증가에 의해 솔더볼의 어레이도 여러 가지로 변화되는 바, 즉 솔더볼 추출 마스크에 형성되어 흡입장치와 연통(連通)하는 관통구멍의 수도 증가하고, 관통구멍의 어레이가 복잡화되어 각각의 관통구멍에 가해지는 흡입력이 그들의 분산을 통해 드롭되며, 이에 따라서 솔더볼의 추출에 에러가 발생하기 쉽게 된다. 한편, 솔더볼은 0.5㎜ 이하의 직경을 가질 만큼 작아지기 때문에, 복수의 솔더볼이 하나의 관통구멍으로 추출되는 상태에서 솔더볼이 반송되는 이른바 이중볼 현상(double ball phenomenon)으로 인해 솔더볼이 전극 위에 정확히 배치되지 않는 반송에러가 발생할 우려가 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 제거하기 위해 이루어진 것으로, 솔더볼 추출 마스크에 특별한 형상을 갖게 함으로써, 솔더볼이 각각의 관통구멍으로 확실하게 추출되어 솔더볼의 추출에러 및 솔더볼의 반송에러를 제거할 수 있는 흡입장치에 탑재되는 솔더볼 추출 마스크를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명의 다른 중요한 목적은, 전기 주조법에 의해 솔더볼 추출 마스크를 효율좋게 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 한 국면의 1실시예에 따른 솔더볼 추출 마스크를 설치한 흡입장치에 의한 솔더볼의 반송의 동작단계를 설명하기 위한 도면,

도 2는 도 1의 솔더볼 추출 마스크에 형성된 관통구멍의 어레이패턴의 일례를 나타낸 상부 평면도,

도 3은 도 1의 솔더볼 추출 마스크의 상세한 구성을 나타낸 부분적인 단면확대 사시도,

도 4는 도 1의 솔더볼 추출 마스크에 의한 솔더볼의 추출의 상태를 나타낸 부분적인 단면확대 사시도,

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 국면의 1실시예에 따른 도 1의 솔더볼 추출 마스크의 제조방법의 공정을 설명하기 위한 단면도,

도 6은 도 1의 솔더볼 추출 마스크의 관통구멍의 제1변형례를 나타낸 단편적인 단면도,

도 7은 도 1의 솔더볼 추출 마스크의 관통구멍의 제2변형례를 나타낸 단편적인 단면도,

도 8은 도 1의 솔더볼 추출 마스크의 관통구멍의 제3변형례를 나타낸 단편적인 단면도이다.

본 발명의 이들 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 솔더볼 추출 마스크는, 솔더볼을 전자부품의 전극 위에 배치하도록 복수의 솔더볼을 진공하에 흡인하기 위한 흡입장치에 탑재되고, 솔더볼을 거기로 각각 추출하기 위한 복수의 관통구멍을 갖추어 그 소정의 위치에 형성되어 있다. 솔더볼 추출 마스크는 솔더볼과 계합하는 주면 및 흡입장치와 계합하는 이면을 갖추고 있고, 이에 따라 관통구멍은 솔더볼 추출 마스크를 매개해서 주면으로부터 이면으로 확장된다. 관통구멍의 각각은, 솔더볼을 거기로 추출하기 위한 깔때기모양의 추출영역을 포함하고 있으며, 그 직경은 주면으로부터 이면을 향하여 흡입포트까지 점진적으로 축소된다. 관통구멍의 각각은, 흡입포트의 직경보다 큰 직경을 가지며 흡입공간을 규정하도록 흡입포트로부터 이면으로 확장되는 흡입구멍을 더 포함하고 있다.

(발명의 상세한 설명)

본 발명의 상세한 설명을 진행하기에 앞서, 동일한 부분은 첨부도면의 몇몇 도면을 통해 동일한 참조부호에 의해 지정된다는 점에 주의해야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 한 국면의 1실시예에 따른 솔더볼 추출 마스크(5)를 설치한 흡입장치에 의한 솔더볼의 반송의 동작단계를 설명하기 위한 도면이다. 솔더볼 추출 마스크(5)는 복수의 솔더볼(7)과 계합하는 주면(11) 및 흡입장치와 계합하는 이면(14)을 갖추고 있다. 도 1a에 있어서는, 흡입장치 몸체(1)의 바닥벽(3)에 다수의 흡입개구(suction opening; 4)가 예컨대 매트릭스모양으로 배열되고, 솔더볼 추출 마스크(5)의 이면(14)은 흡입장치 몸체(1)의 바닥벽(3)의 하부 면에 밀착하여 접촉하도록 흡입장치 몸체(1)의 바닥벽(3)의 하부 면에 탑재되어 있다. 복수의 관통구멍(6)은, 예컨대 도 2에 나타낸 소정의 어레이 패턴으로 배열되도록 솔더볼 추출 마스크(5)를 매개해서 주면(11)으로부터 이면(14)으로 확장되어 흡입장치 몸체(1)의 바닥벽(3)의 흡입개구(6)의 전체 또는 일부에 대응하고 있다. 흡입장치 몸체(1)의 상부에 배치된 흡입파이프(2)를 통해 진공흡입을 수행함으로써, 복수의 솔더볼(7)이 각각 솔더볼 추출 마스크(5)의 관통구멍(6)으로 추출된다.

도 1b에 나타낸 바와 같이 솔더볼(7)이 흡입장치에 의한 진공흡입을 통해 솔더볼 추출 마스크(5)의 각각의 관통구멍(6)으로 추출된 상태에서, 솔더볼(7)은 스테이지(8)상에 설치된 반도체칩 및 회로기판 등의 전자부품(9)의 다수의 전극(10) 위로 반송된다. 이 상태에서 진공흡입을 중지함으로써, 도 1c에 나타낸 바와 같이 솔더볼(7)이 한번에 전자부품(9)의 전극(10) 위에 소정의 어레이로 배치된다.

도 3은 솔더볼 추출 마스크(5)의 관통구멍(6)의 상세한 구성을 나타낸다. 솔더볼 추출 마스크(5)는 예컨대 200∼300㎛의 두께를 갖고, 상술한 바와 같이 솔더볼(7)과 계합가능한 주면(11) 및 흡입장치 몸체(1)의 바닥벽(3)의 하부 면 위에 탑재되는 이면(14)을 갖는다. 관통구멍(6)은 솔더볼 추출 마스크(5)를 매개해서 주면(11)으로부터 이면(14)으로 확장되고, 그 직경이 주면(11)으로부터 이면(14)을 향하여 약 80∼100㎛의 직경을 갖는 흡입포트(12)까지 점진적으로 축소되며 솔더볼(7)을 거기로 추출하기 위한 깔때기모양의 추출영역(13)과, 흡입포트(12)로부터 이면(14)으로 확장되며 직경이 약 150∼200㎛의 흡입구멍(15)을 각각 포함하고 있다. 추출영역(13)은 관통구멍(6)의 축에 관하여 볼록하게 만곡된 표면을 갖는다. 흡입포트(12)는 주면(11)으로부터 약 25∼40㎛의 깊이에 배치되어 있다. 흡입구멍(15)은 흡입장치의 흡입개구(4)의 각각에 대응하고, 상술한 바와 같이 직경이 흡입포트(12)보다 크다. 따라서, 흡입구멍(15)에 의해 이면(14)으로부터 흡입포트(12)까지 원통모양의 흡입공간(16)이 규정된다.

솔더볼(7)이 예컨대 도 1a에 나타낸 흡입장치의 진공흡입을 통해 상술한 구성의 솔더볼 추출 마스크(5)의 각각의 관통구멍(6)으로 추출되는 경우에는, 흡입포트(12)를 매개로 흡인된 각 솔더볼(7)이 도 4에 나타낸 바와 같이 진공하에 거기로 추출되도록 깔때기모양의 추출영역(13)의 볼록하게 만곡된 테이퍼 표면에 의해 안전하게 안내되어 유지된다. 더욱이, 흡입장치로부터의 흡입압력이 초기에 대구경 흡입구멍(15)내로 빨아들이고, 그 후 흡입공간(16)과 연통하는 소구경 흡입포트(12)에 의해 흡입공간(16)을 매개해서 제한되기 때문에, 추출영역(13)에서의 추출압력이 이 시간에 증가된다. 그 결과, 각 솔더볼(7)은 흡입포트(12)를 매개해서 추출영역(13)에 의해 안전하게 추출되어 유지될 수 있다.

본 발명의 솔더볼 추출 마스크(5)에서는, 관통구멍(6)에 의해 거기로 솔더볼(7)을 추출하기 위한 추출영역(13)은 그 직경이 주면(11)으로부터 이면(14)을 향하여 흡입포트(12)까지 축소되는 깔때기모양의 테이퍼 표면을 갖기 때문에, 흡입포트(12)를 통해 흡인된 각 솔더볼(7)이 관통구멍(6)의 추출영역(13)에 의해 안전하게 안내되어 유지되고, 이에 따라 이중볼 현상의 발생이 방지된다.

더욱이, 소정의 어레이로 배열된 다수의 관통구멍(6)의 각각에 있어서는, 추출영역(13)의 바닥에 배치된 흡입포트(12)의 직경보다 큰 직경을 갖는 흡입구멍(15)이 흡입공간(16)을 규정하도록 흡입장치와 계합하는 이면(14)상에 흡입포트(12)와 연속적으로 형성되어 있기 때문에, 흡입장치로부터 대구경 흡입구멍(15)을 통해 흡인되는 진공압력이 흡입공간(16)과 연통하는 흡입포트(12)에 의해 제한되고, 그에 따라 추출영역(13)에서의 추출압력이 증가되어 각 솔더볼(7)이 추출영역(13)에 안전하게 추출된다.

솔더볼 추출 마스크(5)의 관통구멍(6)의 구성은 도 1 내지 도 4의 실시예의것에 한정되지 않고, 여러 가지로 변형할 수 있다. 예컨대 솔더볼 추출 마스크(5)의 관통구멍(6)의 제1변형례를 나타낸 도 6에 있어서는, 도 3의 볼록하게 만곡된 추출영역(13)이 직선의 테이퍼모양의 추출영역(13)으로 치환된다. 한편, 솔더볼 추출 마스크(5)의 관통구멍(6)의 제2변형례를 나타낸 도 7에 있어서는, 도 3의 볼록하게 만곡된 추출영역(13)이 오목하게 만곡된 추출영역(13)으로 치환된다. 더욱이, 솔더볼 추출 마스크(5)의 관통구멍(6)의 제3변형례를 나타낸 도 8에 있어서는, 도 3의 원통모양의 흡입구멍(15)이 그들 사이에 어떤 단차부(step portion)도 없이 흡입포트(12)와 연속적으로 형성되며 그 직경이 이면(14)을 향하여 증가하는 직선의 테이퍼모양의 흡입구멍(15)으로 치환된다.

다음에는 도 5a∼도 5e를 참조하여 본 발명의 다른 국면의 1실시예에 따른 솔더볼 추출 마스크(5)의 제조방법에 대해 설명한다. 처음에, 스테인레스강 등으로 이루어진 전기전도성 기판(20)상에 네가티브(negative)형의 감광성 드라이 필름 레지스트를 예컨대 약 200㎛의 두께로 열접촉 본딩(thermal contact bonding)함으로써, 전기전도성 기판(20)상에 레지스트층(21)이 형성된다. 그 후, 상기 레지스트층(21)상에, 솔더볼 추출 마스크(5) 위에 형성된 관통구멍(6)에 대응하는 광전사패턴을 갖는 패턴 필름(F)을 배치한 후에, 도 5a에 나타낸 바와 같이 자외선 노광을 행한다. 그 후, 현상공정 및 건조공정을 수행함으로써, 도 5b에 나타낸 바와 같이 전기전도성 기판(20)상에 각각 후속공정에서 관통구멍(6)에 대응하여 복수의 잔류 레지스트부(23)를 갖는 레지스트 패턴을 형성한다.

이어서, 전기전도성 기판(20)을, 예컨대 니켈설파메이트욕(nickel sulfamatebath)이 소정의 조성으로 혼합되어 있는 전기주조탱크(electroforming tank)로 운반함으로써, 잔류 레지스트부(23)의 높이와 동일한 수준까지 제1의 전기주조 니켈층(24)을 형성하는 도 5c의 제1의 전기주조공정이 수행된다. 한편, 이때 제1의 전기주조 니켈층(24)은 잔류 레지스트부(23)의 높이와 동일한 높이까지 균일하게 형성되는 것이 바람직하다. 그렇지만, 실제로는 전류밀도 및 전기주조면의 영역대 단위영역의 비의 변화에 의해 전기주조니켈의 두께가 변화하기 때문에, 처음에는 전기주조를 잔류 레지스트부(23)의 높이 이상으로 수행하고, 그 후 전기주조된 면을 잔류 레지스트부(23)의 높이까지 연마함으로써, 도 5c에 나타낸 상태로 된다.

그 후, 전기전도성 기판(20)을 다시 전기주조탱크로 운반함으로써, 도 5c의 공정에서 얻어진 제1의 전기주조 니켈층(24)의 표면에 약 25∼40㎛의 두께를 갖는 제2의 전기주조 니켈층(25)을 일체로 전기용착(electrodeposite)하는 도 5d의 제2의 전기주조공정이 수행되고, 그에 따라 제2의 전기주조 니켈층(25)의 주변 테두리가 잔류 레지스트부(23)의 위에 걸치게 된다.

최후로, 서로 밀접하게 접촉하여 일체로 유지된 제1 및 제2의 전기주조 니켈층(24, 25)을 전기전도성 기판(20)으로부터 분리하고, 알칼리용매 등을 이용하여 제1 및 제2의 전기주조 니켈층(24, 25)으로부터 레지스트 패턴(22)을 제거한다. 그 결과, 관통구멍(6)의 각각이 깔때기모양의 추출영역(13), 흡입공간(16)을 규정하기 위한 소구경 흡입포트(12) 및 대구경 흡입구멍(15)으로 구성되는 솔더볼 추출 마스크(5)가 얻어진다.

한편, 상기 실시예의 제조방법에 있어서는, 솔더볼 추출 마스크(5)를 형성하기 위한 전기주조금속으로서 니켈을 사용하고 있다. 그렇지만, 전기주조금속은 니켈에 한정되지 않고, 니켈-코발트 및 니켈-인 등의 니켈합금, 동 및 동합금을 포함하는 다른 전기주조금속을 솔더볼 추출 마스크(5)를 위해 사용할 수 있음은 말할 필요도 없다. 게다가, 솔더볼 추출 마스크(5)의 치수, 예컨대 솔더볼 추출 마스크(5)의 두께 및 관통구멍(6)의 직경도 흡입장치의 동작조건에 따라 여러 가지로 변화시킬 수 있음은 물론이다.

본 발명의 제조방법에 있어서는, 상술한 구성의 솔더볼 추출 마스크(5)를 전기주조법에 의해 높은 정밀도로 효율좋게 제조할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 솔더볼 추출 마스크에 특별한 형상을 갖게 함으로써, 솔더볼이 각각의 관통구멍으로 확실하게 추출되어 솔더볼의 추출에러 및 솔더볼의 반송에러를 제거할 수 있는 흡입장치에 탑재되는 솔더볼 추출 마스크를 제공할 수 있다.

또, 전기 주조법에 의해 솔더볼 추출 마스크를 효율좋게 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 솔더볼을 전자부품의 전극 위에 배치하도록 진공하에 복수의 솔더볼을 흡인하기 위한 흡입장치로, 솔더볼을 거기로 각각 추출하기 위한 복수의 관통구멍과, 솔더볼과 계합하는 주면 및 이 흡입장치와 계합하는 이면을 갖추고 상기 관통구멍이 솔더볼 추출 마스크를 매개해서 주면으로부터 이면으로 확장되도록 하고 있는 솔더볼 추출 마스크가 그 소정의 위치에 형성되어 있는 흡입장치에 탑재되는 솔더볼 추출 마스크에 있어서,

   상기 관통구멍은, 그 직경이 주면으로부터 이면을 향하여 흡입포트까지 점진적으로 축소되며 솔더볼을 거기로 추출하기 위한 깔때기모양의 추출영역과,

   상기 흡입포트의 직경보다 큰 직경을 가지며 흡입공간을 규정하도록 상기 흡입포트로부터 이면으로 확장되는 흡입구멍을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 솔더볼 추출 마스크.
2. 그 소정의 위치에 솔더볼을 거기로 추출하기 위한 복수의 관통구멍이 형성되어 있는 솔더볼 추출 마스크를 제조하는 방법으로,

   전기전도성 기판상에 상기 관통구멍의 흡입구멍에 각각 대응하여 복수의 레지스트부를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

   상기 전기전도성 기판상에 상기 레지스트 패턴의 높이와 동일한 높이로 제1금속층을 전기주조하는 공정,

   상기 제1금속층상에, 상기 레지스트부 위에 걸쳐 상기 관통구멍의 각각의 추출영역을 형성하는 제2금속층을 전기주조하는 공정 및,

   서로 밀접하게 접촉하여 일체로 유지된 상기 제1 및 제2금속층을 상기 전기전도성 기판으로부터 분리함과 더불어 상기 제1 및 제2금속층으로부터 상기 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 솔더볼 추출 마스크의 제조방법.