KR20060099204A - 균일한 크기의 구상 솔더볼 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

균일한 크기의 구상 솔더볼 제조장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지에 사용되는 납땜용 솔더볼 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은 솔더볼 제조를 위한 금속을 용융시키는 용탕부(30); 와 용탕부로부터 공급받은 용융금속을 유지하는 턴디쉬(40);와 용융금속에 균일한 진동을 인가하는 진동발생기(50); 그리고 턴디쉬(40)와 진동발생기(50)가 설치되고 압력이 조절 가능한 상부압력챔버(10); 상부가 개방되어 있고 내부벽을 따라 코일형 히터(61)가 설치되어 있으며, 하부에는 개폐밸브(62)가 설치되어 있고, 개폐밸브의 하단에는 응고된 솔더볼 배출구(63)가 형성되어 있으며, 내부에는 용융금속을 응고시키기 위한 냉각오일이 담지되어 있는 냉각탱크(60);를 수용하며, 불활성 가스가 채워져 있고 압력 조절이 가능한 하부압력챔버(20); 그리고 상기 상부압력챔버와 상기 하부압력챔버를 분리하는 분리판(11); 을 포함하는 솔더볼 제조장치를 제공한다.
솔더볼, 반도체 패키지, 볼그리드 어레이 패키지, 액적, 낙하, 압력챔버, 냉각오일

Description

균일한 크기의 구상 솔더볼 제조장치 및 그 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING SPHERICAL SOLDER BALL WITH UNIFORM SIZE}
도 1은 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치를 예시하는 장치구성도이다.
도 2의 a와 b는 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치의 용탕부를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치의 턴디쉬를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치의 냉각탱크를 나타내는 단면도이다.
도 5의 a,b,c는 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치에 의하여 제조되는 액적에 관한 것으로 제조조건에 따른 액적형성 상태를 나타내는 설명도이다.
본 발명은 반도체 패키지에 사용되는 납땜용 솔더볼 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 용융된 납땜용 금속을 액적 상태로 낙하시킨 다음 불활성 가스층과 냉각오일층을 차례로 통과하면서 냉각 응고되어 균일한 크기와 진구도를 갖는 솔더볼을 제조하는 솔더볼 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
솔더볼이란 땜납의 일종으로 반도체 패키지 제작공정에서 사용되는 솔더, 범 프, 볼의 의미를 모두 포함하며, 특히 반도체 패키지 제작공정에서 볼그리드 어레이 패키지(Ball Grid Array)나 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package) 또는 플립 칩(Flip Chip)에 사용되는 납땜용 볼을 의미한다.
회로가 설계된 반도체 칩에 전기적인 연결을 해 주고 외부의 충격에 견디게끔 밀봉과 포장을 하는 공정이 반도체의 패키지 공정이다.
이러한 반도체 패키지 공정은 휴대용 전자제품이 소형화되면서 반도체가 실장될 공간이 더욱 줄어들어 단위 체적당 실장효율을 높이기 위해서 반도체 패키지는 경박단소화에 부응하여야 한다.
이러한 요구에 따라 기판과 칩을 전기적으로 연결하는 단자의 수를 늘리기 위해 반도체 패키지 기술이 개발되어 왔다. 예를 들면, 단자를 패키지 옆면 모서리의 한곳에만 형성한 SIP(Single Inline Package)에서 패키지 양쪽에 모두 형성한 DIP(Dual Inline Package)로 그리고 패키지의 사방 네 군데에 모두 리드를 형성한 QFP(Quad Flat Package)로 개발되어 왔다.
그러나 패키지의 모든 모서리 부분을 사용하여 리드 수를 늘리는 것도 한계에 달하여, 패키지 바닥면에 바둑판에 바둑알을 놓듯이 둥근 볼(ball) 형태의 리드를 배열하는 마이크로 BGA(Ball Grid Array) 패키지가 보편화되고 있다.
더 나아가 단위 체적당 실장효율을 더욱 높이기 위해서 패키지 기술은 칩 크기와 거의 같은 크기의 패키지인 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package) 기술이 개발되었으며, 칩의 크기에 맞게 줄이는 것을 넘어서, SCSP (Stacked CSP)처럼 칩 위에 또 칩을 올려 쌓아 올리거나 기능이 다른 여러 개의 반도체칩을 하나의 패키지 안에 배열하는 MCM(Multi Chip Module) 패키지까지 개발되고 있다.
또한, 생산효율을 높이기 위해 리드프레임이 없는 즉, 선 없는 반도체기술인 실장 시에 베어칩을 기판에 직접 접착하는 플립칩 실장 기술이 개발되었으며, 최근 환경규제가 점점 강화되면서 무연솔더볼에 관한 관심도 증대되고 있다.
이상과 같이 반도체 패키지 제작공정에서 볼그리드 어레이 패키지(Ball Grid Array)나 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package) 또는 플립 칩(Flip Chip)에 사용되는 납땜용 볼인 솔더볼은 그 크기가 1 mm 이하의 마이크로미터 단위로 제작되어야 하며 반도체 공정에 사용되는 특성상 그 크기가 일정하여야 하고 솔더볼 하나 하나가 모두 완전한 구형 즉, 진구도를 유지하여야 한다.
이러한 솔더볼 제조에 관한 방법 중에서 이미 알려진 기술로는 다음과 같은 발명이 있다.
먼저, 이러한 발명으로서 미국등록특허 제5,411,602호가 있으며 이 발명은 작은 솔더용 용융입자들을 분사장치를 통하여 불활성 가스의 흐름속으로 분사하여 솔더볼을 응고시키는 방법이다. 또 다른 선행기술로는 미국등록특허 제4,956,128호가 있으며, 이 발명은 작은 용융입자들을 염화칼슘 수용액에서 응고시키는 방법이다. 또 다른 선행기술로 미국등록특허 제 4,744,821호가 있으며, 이 발명은 작은 용융입자들을 기름과 물로 이루어진 매체층을 통과시켜 응고시키는 방법이다. 또 다른 선행기술로는 미국등록특허 제 4,302,166호가 있으며, 이 발명은 작은 용융입자들을 비이온성 계면 활성제 수용액 속으로 낙하시켜 응고시키는 방법이다. 또 다른 선행기술로는 미국등록특허 제4,216,718호와 제4,419,393호가 있다. 이들 발 명은 진동식 용융입자 배출 노즐을 사용하여 작은 용융입자를 생성시키고 이것을 유체속으로 낙하시켜 응고시키는 방법이다.
이러한 선행기술들은 대부분 미세한 용융입자를 생성시킨 다음 응고 매체를 다양하게 선택하고 있지만 다음과 같은 이유로 솔더볼 생산에 많은 문제점이 있다.
먼저, 제조된 솔더볼의 입도분포가 다양하다는 것이다. 반도체 패키지에 사용하기 위해서는 균일한 입도분포를 갖는 솔더볼을 생산하는 것이 중요하지만 종래의 선행기술들은 이 조건을 만족시키기 쉽지 않다는 문제점이 있다.
또 다른 문제점으로 미세한 크기의 솔더볼을 생산한 다음 이들 솔더볼 표면에 부착되어 있는 응고매체를 제거해야만 하는 문제점이 있다. 제조된 솔더볼 표면에 부착된 응고매체는 때로는 반도체 공정 중에 오염물질로 작용하거나 때에 따라서는 솔더볼 표면을 산화시키는 작용을 하게 되므로 이들 응고매체를 세정등의 방법으로 제거하여야 하지만 입자가 미세하기 때문에 세정이 간단하지 않고 세정시간이 많이 소요되면 세정공정의 추가에 따른 제조경비가 상승되는 부담이 있다.
보다 중요한 선행기술들의 문제점은 제조된 솔더볼의 입자의 형상이 불균일 하다는 것이다. 입자의 형상이 진구도를 유지하지 못하고 물방울 모양등과 같이 불규칙한 형태로 응고되면 솔더볼로 사용할 수 없게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 그 목적은 용융된 납땜용 금속을 균일한 크기의 액적 상태로 낙하시킨 다음 불활성 가스층과 냉각오일층을 차례로 통과하면서 응고시켜 입자의 형태가 균일하고 진구도 를 가지며 입도 분포가 좁은 솔더볼을 대량으로 제조할 수 있는 솔더볼 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 용융된 납땜용 금속을 균일한 크기의 액적 상태로 낙하시킨 다음 불활성 가스층과 냉각오일층을 차례로 통과하면서 응고시켜 입자의 형태가 균일하고 진구도를 가지며 입도 분포가 좁은 솔더볼을 대량으로 제조할 수 있는 솔더볼 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
솔더볼 제조를 위한 금속 또는 합금을 용융시키는 용탕부; 와 상기 용탕부와 연통되어 상기 용탕부로부터 공급받은 용융금속의 온도를 일정하게 유지시켜 주고 용융금속의 수위를 정확히 제어하면서 균일한 크기의 용융금속 액적을 배출하도록 오리피스가 하부에 형성되어 있는 턴디쉬; 와 상기 턴디쉬 직상부에 설치되며 상기 용융금속에 균일한 진동을 인가하기 위한 진동발생기; 그리고 상기 턴디쉬와 상기 진동발생기가 내부에 설치되며 상기 용탕부가 적어도 부분적으로 내부에 설치되어 상기 용탕부와 연결된 연결부분이 모두 실링되어 내부의 압력 조절이 가능한 상부압력챔버; 와
상부가 개방되어 있고 내부벽을 따라 코일형 히터가 설치되어 있으며, 하부에는 개폐밸브가 설치되어 있고, 상기 개폐밸브의 하단에는 응고된 솔더볼의 배출구가 형성되어 있으며, 내부에는 상기 용융금속을 응고시키기 위한 냉각오일이 담지되어 있는 냉각탱크; 와 상기 턴디쉬의 오리피스 하부와 상기 냉각탱크에 담지 된 냉각오일의 표면부 사이에 상기 용융금속 액적이 낙하할 수 있는 공간을 유지하면서 설치된 상기 냉각탱크를 수용하며, 내부에는 불활성 가스가 채워져 있으며 외부와의 연결부가 모두 실링되어 내부의 압력 조절이 가능한 하부압력챔버; 그리고
상기 상부압력챔버와 상기 하부압력챔버를 분리하는 분리판;
을 포함하는 솔더볼 제조장치를 제공한다.
이러한 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치에서 턴디쉬의 오리피스 하부와 상기 냉각탱크에 담지된 냉각오일의 표면부 사이에 형성된 용융금속 액적이 낙하할 수 있는 공간은 오리피스 직경 대비 오일표면까지의 거리가 1: 200 내지 2000이 되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 솔더볼 제조장치에서 하부압력챔버의 측벽에는 턴디쉬의 오리피스 직하단부와 냉각탱크의 상단부 사이의 액적 낙하 경로 상에 거터가 설치되어 있다.
또한 본 발명의 솔더볼 제조장치에서 용탕부에는 용융금속을 턴디쉬로 공급하기 위한 공급홀이 형성되어 있는 원판형 스토퍼가 형성되어 있다.
그리고 본 발명의 솔더볼 제조장치에서 진동발생장치는 그 하단에 역 T 자형 플런저가 부착되어 있다.
또한 본 발명의 솔더볼 제조장치에서 냉각탱크는 그 상부에서 하부 방향으로 4개 이상의 온도 구역이 형성되어 있으며 상기 온도 구역의 온도구배는 상기 코일형 히터에 의하여 조절된다.
그리고 본 발명에 의한 솔더볼 제조장치에 의하여 제조되는 솔더볼은 Sn-Pb 공정합금(Sn;63-Pb;37), Sn-Ag-Cu계 합금(Sn-3.0Ag-0.5Cu, Sn-4.0Ag-0.5Cu), Sn-Zn-Bi계 합금, Sn-Ag-Bi-In 계 합금 중 어느 하나의 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 의한 솔더볼 제조장치에 사용되는 냉각오일은 에틸렌 글리콜, 대두유, 실리콘 오일, 윤활유, 합성유 그리고 광유 중 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 인화점이 200℃이상이고, 40 ℃에서의 동점도가 45cSt 이하이며, 100 ℃에서의 동점도가 7cSt 이하인 광유(원유에서 추출한 윤활유의 일종)를 사용하는 것이다.
본 발명은 또한
솔더볼 제조를 위한 금속 또는 합금을 용융시키는 단계;
상기 용융된 용융금속을 턴디쉬로 공급하여 용탕의 온도와 수위를 조절하는 단계;
상기 턴디쉬의 용융금속을 진동발생장치에 의하여 진동하는 플런저와 상부압력챔버와 하부압력챔버의 압력차에 의하여 턴디쉬의 오리피스를 통하여 연속적으로 액적을 낙하시키는 단계;
상기 낙하하는 액적을 불활성 가스층을 통과시키면서 진구도를 형성한 상태에서 액적의 표면을 응고시키는 단계;
상기 표면이 응고된 액적을 냉각오일층 속으로 낙하시키면서 액적내부까지 점차적으로 응고시키는 단계;
상기 응고된 액적을 오일과 함께 수집배출하는 단계;
를 포함하는 솔더볼 제조방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 솔더볼 제조방법에서 상부압력챔버와 하부압력챔버의 압력차이는 200∼500mbar인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 솔더볼 제조방법에서 불활성가스층의 시작부에서 상기 냉각오일층의 표면까지의 거리는 오리피스 직경 대비 오일표면까지의 거리로 하여 1: 200 내지 2000 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 솔더볼 제조방법에서 냉각오일층은 상부 표면의 온도는 높게 유지하고 아래로 내려가면서 적어도 4단계의 온도구역으로 나누어 점차적으로 온도가 낮아지도록 제어하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 솔더볼 제조방법에서 사용하는 불활성 가스는 아르곤(Ar)가스 또는 질소(N2) 가스 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치를 예시하는 장치구성도이다.
본 발명에 따른 솔더볼 제조장치는 크게 압력챔버, 용탕부, 턴디쉬, 진동발생장치, 냉각탱크 그리고 각종 제어장치로 이루어져 있다.
먼저 본 발명의 압력챔버를 설명한다.
본 발명에 따른 압력챔버는 상부압력챔버(10)와 하부압력챔버(20)로 이루어지며 이들 압력챔버는 분리판(11)에 의하여 나누어져 있다. 이들 상하부 압력챔버(10) (20)는 그 내부의 압력을 각각 제어할 수 있도록 설치되어 있어서, 용융된 금 속 액적이 상부와 하부 압력챔버 내의 압력차에 의하여 후술하는 턴디쉬내의 오리피스롤 통하여 냉각탱크 쪽으로 규칙적으로 낙하시키는 역할을 한다. 이러한 역할을 하기 위하여 본 발명에서의 압력챔버(10)(20)는 챔버 내부와 외부가 다양한 실링수단에 의하여 완전히 밀폐되어 있다.
본 발명의 상부압력챔버(10) 내부에는 후술하는 턴디쉬(40)와 진동발생장치(50)가 설치되어 있다. 이러한 상부압력챔버(10)의 상단에는 용탕부(30)가 설치되며 용탕부(30)와 상부압력챔버(10)가 연결되는 접촉부분은 실링수단에 의하여 완전히 밀폐된다.
본 발명의 용탕부(30)는 상부압력챔버(10) 외부에 설치될 수도 있고, 필요에 따라서는 상부압력챔버(10) 내부에 설치될 수도 있다. 도1에서와 같이 상부압력챔버(10) 내부에 용탕부(30)가 설치될 경우 용탕부(30)의 상부는 상부압력챔버(10)의 외부로 돌출되어 있고 상부압력챔버(10)와 용탕부(30)의 접촉부분은 실링수단에 의하여 완전히 밀폐된다. 이하에서는 도1에서와 같이 용탕부(30)가 상부압력챔버(10) 내부에 설치되어 있는 실시예를 중심으로 본 발명을 설명한다.
본 발명에서 용탕부(30)는 솔더볼 제조를 위한 금속 또는 합금을 용융시키기 위하기 위한 것으로 용탕부(30)의 외주면에는 금속을 용융시키고 용융된 금속을 일정한 온도의 용융상태로 유지시키기 위하여 도2에서와 같이 온도가 제어 가능한 가열히터(31)가 설치되어 있다.
또한 본 발명에서의 용탕부(30)에는 개폐 가능한 뚜껑(32) 상부에 모터(33)가 설치되어 있으며 이 모터(33)는 축(34)을 통하여 원판형 스토퍼(35)를 정 방향 또는 역방향으로 회전시킨다. 이러한 스토퍼(35)에는 용융금속을 교반시키기 위한 교반날개(36)와 용융금속을 턴디쉬(40)로 공급하기 위한 공급홀(37)이 형성되어 있다.
원판형 스토퍼(35)는 턴디쉬(40)로 공급하는 용융금속의 공급량을 출렁임 없이 정밀하게 제어할 수 있는 역할을 한다. 더욱이 원판형 스토퍼(35)는 회전에 의하여 용융금속을 턴디쉬(40)에 공급함으로써 종래에 상하 이동형 스토퍼에 의하여 발생하는 턴디쉬 내부에 담지되어 있는 용융금속의 흔들림을 방지할 수 있다. 또한 본 발명에 의한 원판형 스토퍼(35)에 의하여 용융금속의 공급량을 정밀하게 제어할 수 있기 때문에 본 발명에서는 턴디쉬 내부에 용융금속의 수위 조절을 보조적으로 제어(완충) 시켜주기 위한 보조용융금속탱크가 필요하지 않는다.
본 발명의 용탕부(30)에서 용융시키는 솔더용 금속 또는 합금은 예를 들면 Sn-Pb 공정합금(Sn;63-Pb;37), Sn-Ag-Cu계 합금(Sn-3.0Ag-0.5Cu, Sn-4.0Ag-0.5Cu), Sn-Zn-Bi계 합금, Sn-Ag-Bi-In 계 합금 등을 사용할 수 있으며, 이러한 합금의 각 구성성분은 스토퍼(35) 표면에 형성된 교반날개(36)에 의하여 원활히 혼합될 수 있다.
도2에서 미설명 부호 38은 솔더볼 제조용 금속을 용탕부(30)에 공급하기 위한 장입구이고, 39는 용융된 금속을 용탕부(30)에서 턴디쉬(40)로 공급하기 위한 공급관이다.
그리고 본 발명의 상부압력챔버(10) 내부의 중앙부 하단에는 턴디쉬(40)가 설치되며 턴디쉬(40)의 상단에는 진동발생장치(50)가 위치한다. 그리고 상부압력챔 버(10) 내부는 이러한 진동발생장치(50)와 중첩되지 않는 위치에 용탕부(30)가 설치된다.
상부압력챔버(10)는 이상과 같은 주요 설비를 내부에 설치하고 있어서 공간을 최소화하고 효율적으로 사용하기 위하여 원통형으로 제작하는 것이 바람직하다.
본 발명의 턴디쉬(40)는 용탕부(30)로부터 공급관(39)을 통하여 공급받은 용융금속을 일정한 수위를 갖도록 유지하고 하부 중앙에 설치된 오리피스(41)를 통하여 용융금속 액적을 냉각탱크(60)로 일정하게 공급하는 역할을 한다.
그리고 턴디쉬(40)의 내주면에는 도3에서와 같이 용융금속의 온도를 일정하게 유지시켜 주기 위한 히터(42)가 설치되며, 턴디쉬 내부에는 부력수위감지센서(43)가 설치되어 있다.
본 발명의 턴디쉬(40) 내부에 설치된 부력수위감지센서(43)는 턴디쉬(40) 내부에 담지되어 있는 용융금속의 수위를 정확히 제어하기 위한 것으로 용융금속의 수위를 부력을 이용하여 감지할 수 있다. 이것은 용융금속의 접촉에 의하여 수위를 감지하는 접점형센서의 오동작 즉, 용융금속 표면에 산화로 인한 슬러지에 의하여 접점을 감지할 수 없는 오동작을 근본적으로 방지해 주는 역할을 한다.
본 발명의 진동발생장치(50)에는 300 내지 5000 Hz 범위의 주파수로 진동하는 진동발생기가 장착되어 있으며, 이러한 진동기의 하단에는 역 T 자형 플런저(51)가 부착되어 있다. 이러한 역T자형 플런저(51)는 턴디쉬 오리피스(41)의 직상부에 위치한다.
이와 같이 플런저(51)의 형상을 역T자형으로 함으로써 진동발생기(50)에서 발생한 진동을 턴디쉬(40)에 담지된 용융금속 전체에 균일하게 전달할 수 있다. 더욱이 이러한 역T자형 플런저(51)에 의하여 액적이 형성되는 오리피스(41)의 입구 측에 균일하고도 재현성 있는 진동을 인가하여 오리피스를 통하여 낙하하는 액적이 일정한 크기와 입도분포를 좁게 할 수 있어서 이후 응고과정에서도 균일하고도 입도분포가 좁은 솔더볼을 제조할 수 있게 한다.
다음은 본 발명의 하부압력챔버(20)에 대하여 설명한다.
본 발명의 하부압력챔버(20)는 분리판(11)에 의하여 상부압력챔버(10)와 분리되어 있으며, 원통형으로 제작되는 것이 바람직하다.
하부압력챔버(20) 내부에는 냉각탱크(60)가 설치되어 있고 상부가 개방된 냉각탱크(60)의 상단부와 턴디쉬(40)의 오리피스(41) 직하단부 사이에는 거터(70)가 위치한다.
그리고 하부압력챔버(20)의 내부는 불활성 가스 예를 들면 아르곤(Ar)가스나 질소(N2) 가스가 충진되어 있고 냉각탱크(60)에는 액적냉각용 오일이 충진된다. 이와 같은 기체와 액체의 충진구조에 의하여 턴디쉬(40)의 오리피스(41)로부터 낙하하는 액적 입자는 불활성 가스층을 통과하면서 액적의 표면이 1차로 냉각되고, 계속해서 냉각탱크(60)의 오일층을 통과하면서 액적의 내부까지 2차로 냉각되면서 응고되어 솔더볼을 제조하게 된다.
따라서 본 발명에서는 턴디쉬(40)의 오리피스(41)로부터 냉각탱크(60)에 담겨진 오일층 표면까지의 거리 즉, 불활성 가스층의 통과 거리가 진구도를 갖는 솔 더볼을 생산하기 위한 중요한 변수로 작용한다.
그리고 본 발명의 거터(70)는 하부압력챔버(20)의 측벽에 회전 및 왕복 가능하면서 실링이 가능하도록 설치되어 있다. 이러한 거터(70)의 형상은 오리피스(41) 하부에서 하부압력챔버(20) 측벽 방향으로 순차적으로 원판형, 봉형 그리고 측벽 외부 쪽에 손잡이가 형성된 형태로 제작 설치된다.
본 발명의 거터(70)는 솔더볼 제조공정 중에 공정조건의 이상 등으로 진구도가 아닌 이상한 형태의 액적이나 입자크기가 불균일한 불량 솔더볼이 생성될 경우 이들 불량볼이 냉각탱크(60)로 유입되는 것을 차단시키는 역할을 한다. 제조공정 중에 발생한 불량볼의 제거 방법은 거터(70)의 손잡이를 회전시켜 수직방향으로 위치한 거터 끝단의 원판을 수평방향으로 위치하게 함으로써 오리피스(41)에서 냉각탱크(60)로 낙하하는 액적의 낙하 경로를 차단하여 불량볼을 제거하게 된다. 이와 같은 거터(70)의 역할을 원활히 수행할 수 있도록 거터(70)의 설치 구조는 끝단의 원판에 수집된 불량볼을 하부압력챔버(20)의 측벽 외부로 배출할 수 있도록 설계되어 있다.
이러한 거터(70)의 역할은 후술하는 본 발명의 영상제어장치(vision system)와 상호 보완작용을 하며, 거터(70)의 역할에 의하여 솔더볼 제조 공정후 제조된 솔더볼 중에서 불량 솔더볼을 선별하는 공정을 생략할 수 있어서 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 냉각탱크(60)는 도4에서와 같이 상부가 개방되어 있고(open) 하부에는 개폐밸브(62)가 설치되어 있는 원통형 구조로 이루어져 있으며, 개폐밸브(62) 하단에는 솔더볼 배출구(63)가 형성되어 있다.
또한 냉각탱크(60)는 상부에서 하부 방향으로 4개의 온도 구역(1st, 2nd, 3rd, 4th)이 형성되어 있으며 이러한 온도 구역의 온도구배를 제어하기 위하여 냉각탱크(60)의 내벽을 따라 코일형 히터(61)가 설치되어 있다.
냉각탱크(60) 내벽에 설치된 코일형 히터(61)는 냉각탱크(60) 내부에 담지된 냉각오일의 온도를 정밀하게 제어하는 역할 이외에 코일의 원형 단면에 의하여 냉각탱크의 내벽을 따라 이동하는 냉각오일의 대류현상을 방지하는 역할도 하게 된다. 따라서 냉각탱크의 설계시 코일형 히터(61)의 직경을 냉각오일의 대류를 방지할 수 있는 정도로 최적의 직경을 선택하여 설치하게 된다.
그리고 냉각탱크(60) 측벽의 각 온도 구역은 그 중간부분에 열전온도계(Thermocouple)(64)가 각각 설치되어 각 온도 구역의 온도를 정밀히 제어한다.
또한 냉각탱크(60)의 상단부에는 담지된 냉각오일의 수위를 감지하기 위하여 오일수위감지센서(65)가 설치되어 있다.
그리고 본 발명의 냉각탱크(60)에 담지되는 냉각오일은 인화점이 높고, 점도가 낮아야 하며, 공정 후 세척시 세척제(TCE)에 의하여 세척이 잘되며, 가격이 저렴한 특성이 있는 것이 바람직하다. 이러한 냉각오일으로는 에틸렌 글리콜, 대두유, 실리콘 오일, 윤활유, 합성유 그리고 광유 중 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 인화점이 200 ℃ 이상이고, 40 ℃에서의 동점도가 45cSt 이하이며, 100 ℃에서의 동점도가 7cSt 이하인 광유(원유에서 추출한 윤활유의 일종)를 사용하는 것이다.
본 발명의 냉각탱크(60)하단에는 응고된 솔더볼을 수집하는 수집탱크(80)가 설치되어 있다.
이러한 수집탱크(80)에는 냉각탱크의 개폐밸브(62)를 주기적으로 열어서 솔더볼을 배출할 때 솔더볼을 냉각오일과 분리하기 위한 거름망(81)이 탈착 가능하게 설치되어 있다.
수집탱크(80)에서 솔더볼이 분리된 다음 냉각오일은 수집탱크 하단에 고이게 된다. 수집탱크(80) 하단에 고인 냉각오일은 오일펌프(82)를 작동하여 오일공급관을 통하여 상부압력챔버(10) 주변에 설치된 오일정류기(83)로 공급된다.
본 발명의 오일정류기(83)는 솔더볼 제조시 냉각오일 내에 축척되는 수분과 산소를 PPM 단위까지 제거하는 역할을 한다. 냉각오일 중의 수분과 산소는 제조 중인 솔더볼의 산화에 직접적인 원인이 되므로 냉각오일 중에 수분과 산소의 농도가 높게 되면 제조된 솔더볼의 진구도를 떨어뜨리고 산화에 의한 표면 품질이 저하되는 원인이 된다.
본 발명에서는 이와 같이 냉각탱크(60)로 냉각오일을 공급하기 이전에 오일정류기(83)에서 냉각오일을 정류함으로써 냉각탱크(60) 내에서 산소등의 오염원을 제거해야 하는 별도의 공정을 수행하지 않도록 하여 솔더볼 제조를 위한 사전 준비작업에 소요되는 공정시간을 대폭 단축할 수 있다.
그리고 오일정류기(83)를 통과한 냉각오일은 연결관을 통하여 오일저장탱크(84)에 저장되고 오일저장탱크(84)에 저장된 정류된 냉각오일은 오일공급밸브(85)를 제어하여 오일공급관(86)을 통하여 냉각탱크(60) 하단으로 공급된다. 냉각탱크 (60)에 공급되는 정류된 냉각오일은 오일수위감지센서(65)의 수위감지 신호에 따라 제어장치(100)에 의하여 오일공급량이 결정되며, 제어장치가(100)가 오일공급밸브(85)를 개폐하여 냉각오일을 공급함으로써 냉각탱크(60)내의 냉각오일의 수위를 일정하게 조절한다.
도1에서 미설명 부호 90은 하부압력탱크(10)와 상부압력탱크(20)를 지지하기 위한 장치 지지대를 나타낸다.
다음은 본 발명의 제어장치(100)에 대하여 설명한다.
본 발명의 제어장치(100)는 크게 영상제어장치(110)와 냉각오일제어장치(120)와 압력 및 분위기제어장치(130)와 용탕제어장치(140) 그리고 냉각오일온도제어장치(150)로 이루어져 있다.
본 발명의 영상제어장치(110)는 오리피스(41)에서 냉각탱크(60)로 낙하하는 액적의 형상과 크기를 카메라로 정보를 수집하여 모니터링하면서 턴디쉬(40)에서의 용탕의 수위와 압력챔버(10)(20)내의 압력등을 제어하여 최적의 액적을 형성할 수 있도록 제어한다.
그리고 본 발명의 냉각오일제어장치(120)는 오일수위감지센서(65)에서 정보를 수집하여 냉각탱크(60)내의 냉각오일의 수위와 냉각오일의 공급량을 제어한다.
또한 본 발명의 압력 및 분위기제어장치(130)는 상부와 하부압력챔버(10)(20)내의 압력을 제어하고 아울러 하부압력챔버(20)내의 분위기 가스의 농도 및 오염도 그리고 온도를 측정하여 최적 솔더볼을 제조할 수 있는 압력과 분위기를 제어한다.
그리고 본 발명의 용탕제어장치(140)는 턴디쉬(40)내의 용탕의 수위를 수위감지센서(43)로 측정하여 최적 상태의 용탕의 수위를 일정하게 제어한다.
또한 본 발명의 냉각오일온도제어장치(150)는 냉각탱크(60)내의 냉각오일의 온도를 각 온도 구역에 설치된 열전온도계(64)로 측정하여 냉각탱크(60)내의 냉각오일의 온도를 최적 냉각온도구배가 형성되도록 제어한다.
다음은 본 발명의 솔더볼 제조장치를 이용하여 솔더볼을 제조하는 공정을 설명한다.
먼저, 용탕부(30)에 솔더용 합금으로 예를 들면 Sn-Pb 공정합금을 투입하고 가열히터(31)를 작동하여 합금을 용융시킨다. 균일하게 합금을 용융시킨 다음 모터(33)를 작동시켜 원판형 스토퍼(35)를 회전시키면, 용융금속은 공급홀(37)과 공급관(39)을 통하여 턴디쉬(40)로 공급된다.
턴디쉬(40)에 공급된 용융금속은 용탕제어장치(140)에 의하여 최적 수위로 조절된다. 이러한 상태에서 진동발생장치(50)를 작동시켜 역 T 자형 플런저(51)를 진동시키면 용융금속은 오리피스(41)를 통하여 하부압력챔버(20)내로 연속적으로 액적을 형성하면서 낙하하게 된다. 이때 낙하되는 액적의 크기와 낙하 속도는 상부와 하부 압력챔버(10)(20) 간의 압력차와 턴디쉬(40)내의 용탕의 수위 그리고 진동발생장치(50)에 의한 플런저(51)의 진동수에 의하여 결정된다.
본 발명에 따른 솔더볼 제조방법은 오리피스(41)로부터 낙하되는 액적이 불활성 가스층과 냉각오일층을 통과하면서 2단계로 응고된다는 점에 특징이 있다.
이와 같이 액적을 2단계로 응고시키는 이유는 다음과 같다. 즉, 낙하하는 액적이 불활성 가스층에서만 즉, 기체공간에서만 응고될 경우 응고 시간이 길어지기 때문에 설비의 높이가 커지게 되어 설비공간이 커진다는 단점이 있고 이와 아울러 낙하되는 액적이 기체공간을 통과하면서 중력가속도에 의한 충격으로 바닥에 낙하한 응고된 액적은 깨어지거나 표면이 파손되는 단점이 있다.
그리고 낙하하는 액적이 오일층에서만 즉 액체층에서만 응고될 경우 액적이 진구도를 형성하기 이전에 응고되어 응고된 액적은 진구도를 유지시키기 곤란하다는 단점이 있다.
따라서 본 발명에서는 1단계로 액적을 하부압력챔버(20) 내의 불활성 기체층을 통과시키면서 1차 냉각되어 액적이 표면장력에 의하여 진구도를 유지한 상태에서 액적의 표면만 먼저 응고시킨다.
그리고 이와 같이 하부압력챔버(20)의 불활성 기체층을 통과하면서 표면만 응고된 액적을 2단계로 냉각탱크(60)내의 냉각오일층을 통과시키면서 2차 냉각시켜 1차 냉각과정에서 형성된 진구도를 그대로 유지하면서 최종적균일한 형태를 갖는 솔더볼을 제조한다.
여기서 1단계 냉각부에서의 냉각조건과 2단계 냉각부에서의 냉각조건에 의하여 제조된 솔더볼의 물성 즉, 균일입자 크기 및 진구도를 갖는 솔더볼 제조에 중요한 변수로 작용하므로 이에 대하여 설명한다.
먼저, 1단계 냉각부에서의 냉각조건에 대하여 설명한다.
1단계 냉각부는 하부압력챔버(20)내의 불활성가스 분위기와 액적의 낙하거리를 제어하는 역할을 한다.
하부압력챔버(20)내의 분위기 제어는 솔더볼을 연속적으로 제조하는 과정에서 시간이 지남에 따라 분위기 가스의 온도는 필연적으로 상승하게 되고 아울러 하부압력챔버(20)내의 산소농도도 증가하게 된다.
따라서 이러한 분위기는 압력 및 분위기제어장치(130)에 의하여 제어되며 온도 제어는 압력챔버 측벽에 설치된 온도센서(미도시)에 의하여 상부와 하부의 압력챔버(10)(20)내의 온도를 균일하게 유지시키게 되고, 산소농도는 압력챔버 측벽에 설치된 산소센서(132)에 의하여 하부압력챔버(20)내의 산소농도를 20ppm 이하가 되도록 유지시켜준다.
한편, 하부압력챔버(20)내에서의 액적의 낙하거리는 다음과 같이 설정된다. 즉, 오리피스(41)을 통하여 낙하하는 액적은 도3에서와 같이 낙하위치에 따라 형상이 변화되며 진구도를 유지하는 낙하위치가 있다. 따라서 액적이 분위기 가스층에서 냉각하는 1차 냉각시간이 중요하다.
액적의 1차 냉각시간이 긴 경우(낙하거리와 비례하므로 낙하거리가 긴경우) 낙하하는 액적의 중력가속도에 의하여 액적이 오일표면에 도달하는 순간의 충격으로 도 5a에서와 같이 액적표면이 손상되거나 옆으로 긴 타원형상으로 응고되어 제조된 솔더볼은 진구도를 형성할 수 없게 된다.
이와 대비하여 액적의 1차 냉각시간이 짧은 경우(낙하거리가 짧을 경우) 액적이 표면장력에 의하여 진구도를 형성하기 이전의 상태 즉 도5의 b 에서와 같이 상하로 긴 타원형상으로 응고되어 이렇게 제조된 솔더볼 또한 진구도를 형성할 수 없게 된다.
따라서 본 발명에서는 1단계 냉각조건을 상하압력챔버(10)(20)내의 압력차이는 200∼500mbar로 유지하고, 오리피스(41)에서부터 냉각오일 표면까지의 거리는 오리피스 직경을 1 이라고 볼 때 오리피스에서 오일표면까지의 거리를 1: 200 내지 2000 인 것이 바람직하다. 여기서 오리피스 대 오리피스에서 냉각오일 표면까지의 거리는 1: 300 내지 15000 으로 유지하는 것이 더욱 바람직하다.
다음은 2단계 냉각부에서의 냉각조건에 대하여 설명한다.
2단계 냉각부는 냉각탱크(60)내에서의 냉각오일의 온도구배를 제어하는 역할을 한다.
냉각탱크(60)내에서의 냉각오일의 온도가 낮을 경우, 오일의 점도가 높아지게 된다. 이와 같이 오일의 점도가 높아지면 1차 냉각된 액적이 오일의 표면과 충돌하면서 액적이 파손될 수 있고 액적이 오일내부로 완전히 가라앉기 이전에 뒤따라 낙하는 액적과 부딪혀서 상호 부착하는 쌍둥이 형태의 솔도볼로 응고되게 된다.
이러한 예를 도5c에 나타내었다, 이와 같이 액적이 상호 부착되는 현상은 오일온도가 낮은 경우에 발생할 수도 있지만, 진동발생장치(50)에의 한 진동 주파수가 불규칙하거나 이상 진동을 가할 경우에도 발생할 수 있다.
그리고 냉각오일의 온도가 너무 낮게되면 상대적으로 고온인 액적이 낮은 온도의 냉각오일에 낙하하면서 부분적으로 응고된 액적의 표면에 현저한 온도차이로 인한 결함이 발생하여 진구도에 영향을 미치게 된다.
따라서 냉각탱크(60)내의 냉각오일의 온도를 상부 표면의 온도는 높게 유지하고 아래로 내려가면서 점차적으로 온도가 낮아지도록 제어할 필요가 있다.
이를 위하여 본 발명에서는 2 단계 냉각부 즉 냉각탱크(60)내의 온도를 상부표면에서의 온도는 높게 예를 들어 솔더볼 재료를 Sn-Pb 합금일 경우 130±10℃로 하고 최하부에서의 온도는 상온상태로 유지하면서 이 구간을 적어도 4단계 구역으로 나누어 제어하는 것이 바람직하다.
도4에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 4단계 구역으로 구분된 냉각구역을 나타내고 있다. 도4에서 1단계 가열구역은 표면에서 30cm로 하고, 2단계 가열구역 역시 1단계로부터 30cm로 하였으며, 3단계 가열구역은 2단계로부터 70cm로 하였고, 4단계 가열구역은 3단계로부터 역시 70cm로 하였다. 본 발명에서 전체 4단계 구역의 길이, 즉, 냉각탱크(60)의 길이는 1.5 내지 2m 가 바람직하다.
이러한 4단계 가열구역에 대한 바람직한 온도 제어범위는 아래 표1과 같고 이러한 온도조건은 냉각오일제어장치(120)로 제어하였다.
아래 표1의 측정조건은 솔더볼 재료로 Sn -Pb 합금을 선택하여 Sn;63-Pb;37조성을 대상으로 한 것이며, 이때 사용한 냉각오일은 인화점이 200 ℃ 이상이고, 40 ℃에서의 동점도가 45cSt 이하이며, 100 ℃에서의 동점도가 7cSt 이하인 광유를 사용하였고, 오리피스의 직경은 150㎛ 이고, 오리피스에서 오일표면까지의 거리가 150mm인 조건에서 측정한 것이다.
가열구역 구분 1단계 2단계 3단계 4단계
가열구역의 길이(cm) 30 30 70 70
제어온도범위 ( ℃) 130 ±10 90 ±10 50 ±10 30 ±10
표1에서와 같은 조건으로 냉각오일제어장치(120)를 설정하여 제어한 다음, 실제로 냉각탱크(60)내의 4단계 구역에 대하여 설치된 열전온도계(64)를 이용하여 실측한 온도를 아래 표2에 나타내었다. 여기서 실측한 열전온도계(64)는 모두 7개를 사용하였으며 그 위치는 아래 표2에서와 같다.
열전온도계의 순서 1st 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th
열전온도계의 위치(cm) 15 30 45 60 95 130 165
실측온도( ℃) 128 100 85 60 50 40 30
표2에서와 같이 본 발명의 실시예에 따라 냉각오일제어장치(120)에 의하여 냉각탱크(60)내의 오일의 온도를 제어한 결과 설정조건에 부합되게 잘 유지된다는 것을 알 수 있다.
이상과 같은 조건으로 오리피스(41)로부터 낙하한 액적이 하부압력챔버(20)의 불활성 기체층과 냉각탱크(60)내의 냉각오일층을 통과하면서 2 단계로 응고된 액적은 냉각탱크(60)의 하단부에 쌓이게 된다.
이와 같이 냉각탱크(60)의 하단부에 쌓여진 솔더볼은 일정한 양이 집적되였을 경우 냉각탱크 하부에 설치된 개폐밸브(62)를 열어서 오일과 함께 솔더볼 배출구(63)를 통하여 수집탱크(80)의 거름망(81)에 수집된다.
이때 수집탱크(80)로 떨어지는 솔더볼은 거름망(81)에 수집되고 함께 배출된 오일은 수집탱크(80)하단에 고이게 된다.
이상과 같은 방법으로 본 발명에 의한 솔더볼 제조는 연속적으로 이루어진다.
그리고 본 발명에 의한 솔더볼 제조 공정 중에 본 발명의 제어장치(100)가 작동하여 각 종 센서에 의하여 취득한 정보를 이용하여 피드백 제어하여 영상제어장치(110)와 냉각오일제어장치(120)와 압력 및 분위기제어장치(130)와 용탕제어장치(140) 그리고 냉각오일온도제어장치(150)를 통하여 최적의 솔더볼을 제조할 수 있게 된다.
이상 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더볼 제조장치 및 제조방법은 앞서 설명한 사항에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치 및 제조방법에 의하여 솔더볼을 제조하게 되면 다음과 같은 기술적 효과가 있다.
첫째: 본 발명에 따른 솔더볼 제조방법은 오리피스로부터 낙하되는 액적이 불활성 기체층에서 1차로 냉각되어 액적의 표면장력에 의한 진구도를 유지한 상태에서 액적의 표면만 먼저 응고시키고 계속해서 냉각오일층에서 2차로 응고되어 형성된 진구도를 그대로 유지하면서 최종적으로 솔더볼을 제조할 수 있다는 기술적 효과가 있다.
둘째: 본 발명은 1단계 냉각부인 하부압력챔버내의 불활성가스 층에서 가스 분위기와 액적의 낙하거리를 최적으로 제어하여 진구도와 입자의 균일도가 높은 솔더볼을 제조할 수 있는 기술적 효과가 있다.
셋째: 본 발명은 2단계 냉각부인 냉각탱크의 냉각오일층에서 온도구배를 최 적으로 제어하여 진구도와 입자의 균일도가 높은 솔더볼을 제조할 수 있는 기술적 효과가 있다.
넷째: 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치의 용탕부에는 원판형 스토퍼가 형성되어 있어서, 턴디쉬로 공급하는 용융금속의 공급량을 출렁임 없이 정밀하게 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다. 이로 인하여 턴디쉬 내부에 용융금속의 수위 조절을 보조적으로 제어(완충) 시켜주기 위한 보조용융금속탱크가 필요 없다.
다섯째: 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치의 진동발생장치에는 역 T 자형 플런저가 형성되어 있어서, 액적이 형성되는 오리피스의 입구 측에 균일하고도 재현성 있는 진동을 인가하여 오리피스를 통하여 낙하하는 액적이 일정한 크기와 입도분포를 좁게 할 수 있는 기술적 효과가 있다.
여섯째: 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치의 턴디쉬에는 부력수위감지센서가 설치되어 있어서, 용융금속의 수위를 부력을 이용하여 검지할 수 있으므로 용융금속의 표면에 산화로 인한 슬러지에 의한 감지 오동작을 근본적으로 방지해 주는 기술적 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 솔더볼 제조를 위한 금속 또는 합금을 용융시키는 용탕부; 와 상기 용탕부와 연통되어 상기 용탕부로부터 공급받은 용융금속의 온도를 일정하게 유지시켜 주고 용융금속의 수위를 정확히 제어하면서 균일한 크기의 용융금속 액적을 배출하도록 오리피스가 하부에 형성되어 있는 턴디쉬; 와 상기 턴디쉬 직상부에 설치되며 상기 용융금속에 균일한 진동을 인가하기 위한 진동발생기; 그리고 상기 턴디쉬와 상기 진동발생기가 내부에 설치되며 상기 용탕부가 적어도 부분적으로 내부에 설치되어 상기 용탕부와 연결된 연결부분이 모두 실링되어 내부의 압력 조절이 가능한 상부압력챔버; 와
    상부가 개방되어 있고 내부벽을 따라 코일형 히터가 설치되어 있으며, 하부에는 개폐밸브가 설치되어 있고, 상기 개폐밸브의 하단에는 응고된 솔더볼 배출구가 형성되어 있으며, 내부에는 상기 용융금속을 응고시키기 위한 냉각오일이 담지되어 있는 냉각탱크; 와 상기 턴디쉬의 오리피스 하부와 상기 냉각탱크에 담지된 냉각오일의 표면부 사이에 상기 용융금속의 액적이 낙하할 수 있는 공간을 유지하면서 설치된 상기 냉각탱크를 수용하며, 내부에는 불활성 가스가 채워져 있으며 외부와의 연결부가 모두 실링되어 내부의 압력 조절이 가능한 하부압력챔버; 그리고
    상기 상부압력챔버와 상기 하부압력챔버를 분리하는 분리판;
    을 포함하는 솔더볼 제조장치.
  2. 제 1항에서,
    상기 턴디쉬의 오리피스 하부와 상기 냉각탱크에 담지된 냉각오일의 표면부 사이에 형성된 상기 용융금속 액적이 낙하할 수 있는 공간은 상기 오리피스 직경 대 상기 오리피스에서 상기 오일표면까지의 거리가 1: 200 내지 2000 인 솔더볼 제조장치.
  3. 제 2항에서,
    상기 턴디쉬의 오리피스 하부와 상기 냉각탱크에 담지된 냉각오일의 표면부 사이에 형성된 상기 용융금속 액적이 낙하할 수 있는 공간은 상기 오리피스 직경 대 상기 오리피스에서 상기 오일표면까지의 거리가 1: 300 내지 15000 인 솔더볼 제조장치.
  4. 제 2항에서,
    상기 하부압력챔버는 그 측벽에 상기 턴디쉬의 오리피스 직하단부와 상기 냉각탱크의 상단부 사이의 상기 액적 낙하 경로 상에 회전 및 왕복 가능하면서 실링이 가능한 거터가 설치되어 있는 솔더볼 제조장치.
  5. 제 4항에서,
    상기 거터는 상기 오리피스 하부에서 상기 하부압력챔버의 측벽 방향으로 원판형, 봉형 그리고 상기 측벽의 외부 쪽에 손잡이가 형성된 형태로 제작 설치된 솔 더볼 제조장치.
  6. 제 4항에서,
    상기 용탕부는 개폐 가능한 뚜껑의 상부에 모터가 설치되어 있으며, 상기 모터와 축으로 연결되어 있으며 상기 용융금속을 턴디쉬로 공급하기 위한 공급홀이 형성되어 있는 원판형 스토퍼가 형성되어 있는 솔더볼 제조장치.
  7. 제 6항에서,
    상기 원판형 스토퍼는 그 상부에 적어도 하나 이상의 교반날개가 형성되어 있는 솔더볼 제조장치.
  8. 제 6항에서,
    상기 진동발생장치는 그 하단에 역 T 자형 플런저가 상기 오리피스 직상부의 위치에 위치하도록 부착되어 있는 솔더볼 제조장치.
  9. 제 8항에서,
    상기 냉각탱크는 그 상부에서 하부 방향으로 4개 이상의 온도 구역이 형성되어 있으며 상기 온도 구역의 온도구배는 상기 코일형 히터에 의하여 조절되는 솔더볼 제조장치.
  10. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
    상기 용융금속은 Sn-Pb계 합금, Sn-Ag-Cu계 합금, Sn-Zn-Bi계 합금, Sn-Ag-Bi-In 계 합금 중 어는 하나의 금속 또는 합금인 솔더볼 제조장치.
  11. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
    상기 냉각오일은 에틸렌 글리콜, 대두유, 실리콘 오일, 윤활유, 합성유 또는 광유 중 어느 하나인 솔더볼 제조장치.
  12. 제 11항에서,
    상기 냉각오일은 인화점이 200 ℃이상이고, 40 ℃에서의 동점도가 45cSt 이하이며, 100 ℃에서의 동점도가 7cSt 이하인 광유인 솔더볼 제조장치.
  13. 솔더볼 제조를 위한 금속 또는 합금을 용융시키는 단계;
    상기 용융된 용융금속을 턴디쉬로 공급하여 용탕의 온도와 수위를 조절하는 단계;
    상기 턴디쉬의 용융금속을 진동발생장치에 의하여 진동하는 플런저와 상부압력챔버와 하부압력챔버의 압력차에 의하여 턴디쉬의 오리피스를 통하여 연속적으로 액적을 낙하시키는 단계;
    상기 낙하하는 액적을 불활성 가스층을 통과시키면서 진구도를 형성한 상태에서 액적의 표면을 응고시키는 단계;
    상기 표면이 응고된 액적을 냉각오일층 속으로 낙하시키면서 액적내부까지 점차적으로 응고시키는 단계;
    상기 응고된 액적을 오일과 함께 수집배출하는 단계;
    를 포함하는 솔더볼 제조방법.
  14. 제 13 항에서
    상기 상부압력챔버와 하부압력챔버의 압력차이는 200∼500mbar인 솔더볼 제조방법.
  15. 제 14 항에서
    상기 불활성가스층의 시작부에서 상기 냉각오일층의 표면까지의 거리는 상기 오리피스 직경 대 상기 오리피스에서 상기 오일표면까지의 거리가 1: 200 내지 2000 인 솔더볼 제조방법.
  16. 제 15 항에서
    상기 냉각오일층은 상부 표면의 온도는 높게 유지하고 아래로 내려가면서 적어도 4단계의 온도구역으로 나누어 점차적으로 온도가 낮아지도록 제어하는 솔더볼 제조방법.
  17. 제 16 항에서
    상기 불활성 가스는 아르곤(Ar)가스 또는 질소(N2) 가스 중 어느 하나인 솔더볼 제조방법.
  18. 제 17 항에서
    상기 상기 냉각오일은 에틸렌 글리콜, 대두유, 실리콘 오일, 윤활유, 합성유 또는 광유 중 어느 하나인 솔더볼 제조방법.
  19. 제 18 항에서
    상기 하부압력챔버는 챔버 내의 산소농도가 20ppm 이하로 유지되는 솔더볼 제조방법.
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