KR20060133282A - 기체흐름을 이용한 솔더 볼 범프 형성방법 및 형성장치 - Google Patents

기체흐름을 이용한 솔더 볼 범프 형성방법 및 형성장치 Download PDF

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KR20060133282A
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Abstract

본 발명은 솔더 볼을 용기로부터 이탈시키지 않고, 기체 흐름을 이용하여 솔더 볼이 흡탈착구로만 용이하게 흡착되도록 하기 위하여, 복수 개의 솔더 볼 흡탈착구를 지니는 솔더 볼 배치기구; 상기 솔더볼 배치기구의 내부에 흡기 또는 배기 중 적어도 흡기를 공급하는 흡배기 공급장치; 상기 솔더 볼 배치기구에 접하고 있으며, 내부에 솔더 볼을 보유하고 있는 솔더 볼 용기; 상기 솔더 볼 흡탈착구에 흡착되지 않은 솔더 볼의 존재를 감지하는 미흡착 흡탈착구 감지장치; 상기 솔더 볼 흡탈착구에 흡착된 볼 주위에 잉여로 흡착된 잉여 흡착볼의 존재 여부를 감지하는 잉여 흡착볼 감지장치; 및 상기 흡탈착구에 잉여로 부착되어 있는 잉여 흡착볼을 제거해주는 잉여 볼 제거 장치를 구비하는 기체 흐름을 이용한 솔더 볼 범프 형성방법 및 장치를 제공한다.

Description

기체흐름을 이용한 솔더 볼 범프 형성방법 및 형성장치{Method of forming solder ball bump using gas flow and apparatus using the said method}
도 1 은 종래의 솔더 볼 범프 형성방법을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔더 볼 범프 형성장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 범프 형성장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 절개한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 바람직한 여러 실시예에 따른 솔더 볼 배치기구에 형성된 통전용 배선의 패턴을 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 2의 Ⅵ-Ⅵ 라인을 따라 바라본 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 솔더 볼 용기의 측면 단면도이다.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 라인을 따라 바라본 도면이다.
도 9a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔더 볼 배치기구를 솔더 볼 용기에 접하도록 위치시키는 단계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔더볼 배치기구에 흡입력을 인가하여 솔더 볼이 부유되어 흡탈착구에 솔더 볼이 흡착되는 단계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔더 볼 배치기구에 있어서, 미흡착 흡탈착구의 존재 여부를 감지하는 단계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡착된 솔더 볼의 주위에 흡착된 잉여 흡착볼의 존재 여부를 감지하는 단계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉여 흡착볼을 제거하는 단계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉여 흡착볼을 제거하는 단계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9g는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 패드에 솔더 볼을 배치시키는 단계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9h는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔더 볼을 리플로우시키는 단계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
1, 10, 110, 210, 310 : 솔더 볼 용기
2, 6 : 진동발생기 3 : 볼 흡착 스테이지
4 : 흡착구 5 : 볼 배열기판
7, 107, 207 : 솔더 볼 8 : 잉여 볼
9 : 화상인식장치 10a, 110a, 210a, 310a : 기체 흐름구
10b, 110b, 210b, 310b 그물망식 격자
11, 111, 211 : 개스킷 15, 115, 215 : 광센서
16 : 잉여 흡착볼 제거장치 20, 120 : 흡배기 공급장치
22, 122 : 흡기 24 : 배기
126 : 솔더 볼 부양기체 공급기
30, 130, 230, 330, 430 : 솔더 볼 배치기구
30a, 130a, 230a, 330a, 430a : 흡탈착구
32, 132, 232, 332, 432 : 통전용 배선
33 : 전류의 흐름 40 : 웨이퍼
41 : 웨이퍼 패드 45 : 다이
SF : 흡입력 FD : 기체흐름방향
A : 블로우 공기
본 발명은 미세 솔더 볼 범프 형성 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기체흐름을 이용한 솔더 볼 범프 형성 방법 및 장치에 관한 것이다.
솔더 범프 형성기술은 칩과 PCB(Printed Circuit Board, 이하 PCB)와 같은 보드(Substrate)를 전기적으로 연결하는 반도체의 패키징(Packaging)의 플립칩 (flipchip) 접속 기술을 구현하기 위한 것이다. 반도체 패키지의 전기적 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 플립칩 접속기술은 칩의 패드에 범프를 형성한 후 칩의 패드를 아래방향으로 PCB에 직접 연결하는 기술이다. 범프를 이용한 접속기술은 와이어본드 패키지보다 전자의 통로(electron pathway)가 짧아 고주파 지원능력 및 방열소비전력이 우수하기 때문에 패키지의 속도와 파워를 향상시킬 수 있으며, 면적당 패드의 집적도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있어 우수한 전기적 특성을 필요로 하는 무선, 네트워킹, 통신용 패키지에 적용성이 확대되고 있다.
가정용 전자 제품, 컴퓨터, IT 기기들의 급속한 발전과 더불어 반도체 패키징(Packaging)은 매년 큰 폭의 시장 수요 증대를 창출하고 있는 가운데 IT 기기들을 포함한 전자 제품들의 고성능화에 대한 시장의 요구로 인해 초소형, 고집적 구조의 다양한 반도체 패키징들이 개발 및 생산되어지고 있다. 이에 따라 칩 제조분야에서는 칩 자체의 미세화, 집적화가 진행되고 있으며 패키지 분야에서는 경박단소화된 새로운 패키지의 실장 방법이 개발되고 있는데 특히 패키지 분야에서는 종래의 와이어 본딩(Wire Bonding)조립 방식에서, 칩에 범프를 형성한 후 범프를 통해 칩과 패키지를 연결되도록 한 플립칩 패키지의 적용이 확대되고 있는 추세이다.
종래로부터, 플립칩 패키징을 위한 반도체 웨이퍼의 전극 패드(Pad)에 형성되는 범프(Bump)를 제조하는 방법 및 그 장치에 관해서는 많은 기술들이 있다. 현재의 솔더 범프 형성기술로 구현하는 플립칩 패키징 기술은 양분되어 있다. 높은 핀 수와 미세피치 패턴에 범프 형성이 가능한 진공증착 방법은 고가의 기술로 마이크로프로세스와 같은 고가의 고성능 플립칩 패키징들과 그 응용 제품에 사용되었으 며, 상대적으로 저가의 기술인 프린팅 법과 볼 배치법은 대피치의 저 핀의 플립칩 패키징이나, BGA용 솔더 볼의 마운팅에 사용되었다. 그러나 플립칩 패키징의 적용 범위가 확대되면서 고가의 기술들은 공정의 저가화를, 저가의 기술들은 다핀 미세 피치 패턴에 범프 형성하는 기술개발 방향으로 진보하고 있다. 특히, 고가의 기술을 대체할 수 있는 저가의 솔더 범프 형성기술로 높은 핀 수와 미세피치 패턴에 범프를 형성하는 기술이 시급히 요구된다.
대표적인 범프 형성 기술로는 IBM C4 공정에서 사용되었던 방법으로서 금속마스크나 웨이퍼 위에 다른 방식의 솔더 마스크를 사용하여 솔더를 증착시키는 진공증착 방법(Evaporation)과 도금에 의하여 반도체장치의 전극부에 금속을 석출시켜서 범프를 형성하는 전기도금 방법(Electroplating), 솔더 패이스트(paste)를 사용하여 반도체 웨이퍼의 전극 패드상에 인쇄한 후 리플로우(Reflow)하여 솔더 범프를 형성시키는 프린팅 방법(Printing), 반도체장치의 원하는 위치에 플럭스(Flux)를 전사한 후 노즐을 사용하여 솔더 볼(Solder Ball)을 위치시킨 후 리플로우를 통하여 솔더 범프를 형성시키는 솔더 볼 배치 방법(Ball placement) 등으로 구분될 수 있다. 최근에는 상기 프린팅 방법과 볼 배치 방법을 접목한 형태의 볼 프린팅(Ball printing)기술도 등장하고 있다.
솔더 볼 배치 방법(Ball placement)은 공정이 단순하여 BGA, CSP 패키징 분야에 많이 적용되고 있지만, 재료 및 장비상의 문제로 미세피치(Fine Pitch)가 불가하여 플립칩 적용에는 어려움이 있는 것으로 알려져 왔다. 특히, 솔더 볼이 정전기에 의하여 볼간에 서로 흡착하거나, 솔더 볼을 공급하고 제거하기 위한 배치기 구 등의 도구에 흡착하는 문제가 발생한다. 또한 배치기구에 솔더 볼들이 정확하게 배치되지 않거나, 솔더 볼이 배치기구에 부분적으로 부착되지 않는다. 상기 문제점들은 솔더 볼이 0.3mm이하의 크기를 가질 때 특히 빈번하게 발생될 수 있다.
솔더 볼 범프 형성 방법에 관한 종래의 기술로 일본 특허 공보 JP 2657356에 개시되어 있다. 이 방법은 접속하는 반도체 칩의 전극 패드와 동일 위치가 되도록 구멍이 설치되는 미소 금속 볼 배열 기판(5)을 거꾸로 하고, 진동발생기(2)로 미리 미소 금속 볼(7)이 수용 되어 있는 용기(1)에 미세한 진동을 주고, 그 미세 진동에 의하여 부유한 상기 금속 볼(7)을 볼 흡착 스테이지(3)에서 발생한 흡입력에 의하여 상기 배열 기판(5)의 구멍(4)에 흡착시키고, 상기 배열 기판(5)상에 부착한 여분의 금속 볼(8)은 화상인식장치(9)로 감지한 후 진동발생기(6)에 의해 수평진동을 가함으로써 제거하고, 반도체 칩(미도시)의 적어도 1개분의 금속 불들이 배열되는 배열 기판을 접합용 스테이지(stage)(미도시)까지 반송하여 피접합부에 접합하게 한 것이다.
그러나 위와 같은 방법은 기구(12)의 진동에 의해 솔더 볼(7)이 용기(11)에서 이탈되거나 용기(11)에 진동을 가함으로써 솔더 볼(7)간 빈번한 마찰로 생긴 정전기에 의하여 볼간에 서로 흡착하는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 솔더 볼 배치기구와 솔더 볼 용기를 밀폐시키고 흡기를 공급할 때 발생하는 흡입 기체 흐름과 통전용 배선을 이용한 솔더 볼 범프 형성방법 및 형성장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적 및 그 밖의 여러 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 솔더 볼 흡탈착구를 지니는 솔더 볼 배치기구; 상기 솔더볼 배치기구의 내부에 흡기 또는 배기 중 적어도 흡기를 공급하는 흡배기 공급장치; 및 상기 솔더 볼 배치기구에 접하고 있으며, 내부에 솔더 볼을 보유하고 있는 솔더 볼 용기를 구비하는 솔더 볼 범프 형성장치를 구비한다.
바람직하게는 상기 솔더 볼 범프 형성장치는, 상기 기체 흐름구에 부양용 기체를 공급하는 솔더 볼 부양용 기체공급기; 상기 솔더 볼 흡탈착구에 흡착되지 않은 솔더 볼의 존재를 감지하는 미흡착 흡탈착구 감지장치; 상기 솔더 볼 흡탈착구에 흡착된 볼 주위에 잉여로 흡착된 잉여 흡착볼의 존재 여부를 감지하는 잉여 흡착볼 감지장치; 및 상기 흡탈착구에 잉여로 부착되어 있는 잉여 흡착볼을 제거해주는 잉여 볼 제거 장치를 더 구비한다.
여기서, 상기 솔더 볼 용기의 저면 또는 측면 중 적어도 어느 한 면은 부양용 기체를 유입하기 위하여 솔더 볼의 직경보다 작은 크기의 그물망식 격자를 갖는 복수 개의 홈이 형성되어 있고, 상기 솔더 볼 배치기구와 상기 솔더 볼 용기의 접하는 면사이에는 개스킷이 개재되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 미흡착 흡탈착구 감지장치는, 상기 흡탈착구에 상기 솔더 볼이 흡착되어야만 통전이 됨으로써 미흡착 흡탈착구의 존재여부를 감지하기 위하여 상기 솔더 볼 배치기구의 흡탈착구 주위에 형성된 통전용 배선을 이용하거나 화상인식장치를 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 잉여 흡착볼 감지장치는 발광부와 수광부를 구비한 광센서 또는 화상인식장치를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 잉여 흡착볼 제거 장치는 상기 솔더 볼 배치기구 저면에 블로우 기체를 공급함으로써 잉여 흡착볼을 제거하거나 상기 솔더 볼 배치기구에 진동을 가하거나 직접 잉여 흡착볼과의 연결을 커팅하는 방법으로 잉여 흡착볼을 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 솔더 볼 배치기구를 솔더 볼 용기에 접하도록 위치시키는 단계; 흡배기 공급장치가 공급한 흡기에 의한 흡입력에 의하여 상기 솔더 볼 배치기구의 흡탈착구에 솔더 볼을 흡착시키는 단계; 상기 솔더 볼 배치기구의 흡탈착구가 피접착대상물의 위치에 정렬되도록 상기 솔더 볼 배치기구를 위치시키는 단계; 및 상기 흡착된 솔더 볼을 피접착대상물에 리플로우시켜 솔더 볼 범프를 형성하는 단계를 구비하는 솔더 볼 범프 형성방법이 제공된다.
바람직하게는 상기 솔더 볼 범프 형성방법은, 솔더 볼을 부양시키기 위하여 솔더 볼 용기의 기체 흐름구에 부양용 기체를 공급하는 단계; 흡탈착구에 흡착되지 않은 흡탈착구의 존재 여부를 감지하는 단계; 상기 솔더 볼 흡탈착구에 흡착된 볼 주위에 잉여로 흡착된 잉여 흡착볼의 존재 여부를 감지하는 단계; 및 상기 솔더 볼 범프 형성방법은 상기 흡탈착구에 흡착된 볼 주위에 잉여로 부착되어 있는 잉여 흡착볼을 제거해주는 단계를 더 구비한다.
여기서, 상기 감지단계는 상기 솔더 볼 배치기구의 흡탈착구 주위에 형성된 통전용 배선과 상기 흡탈착구에 흡착된 상기 솔더 볼이 연결되어 통전이 되는지 여 부로 또는 화상인식장치에 의하여 미흡착 흡탈착구의 존재여부를 감지하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 잉여 흡착볼 감지단계는 발광부와 수광부를 구비한 광센서 또는 화상인식장치를 사용하여 감지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 잉여 흡착볼 제거 단계는 상기 솔더 볼 배치기구 저면에 블로우 기체를 공급하거나 솔더 볼 배치기구에 진동을 가함으로써 잉여 흡착볼을 제거하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기체흐름을 이용한 솔더 볼 범프 형성장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔더 볼 범프 형성장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔더 볼 범프 형성장치는 솔더 볼 배치기구(30); 미흡착 흡탈착구 감지장치(32); 흡배기 공급장치(20); 솔더 볼 용기(10); 잉여 흡착볼 감지장치(15); 및 잉여 흡착볼 제거장치(16)를 구비한다.
솔더 볼 범프 형성장치의 전체적인 기능 및 작용을 살펴보면, 솔더 볼 배치기구(30)는 흡배기 공급장치(20)와 연결되어 있어서 흡기(22) 또는 배기가 공급될 수 있으며, 솔더 볼 범프를 형성하기 위하여 먼저 솔더 볼 용기(10)에 접하여 밀폐되도록 위치된다. 이후, 흡배기 공급장치(20)에서 흡기(22)를 공급하면 솔더 볼 배치기구(30)의 흡착구(30a)에는 흡입력이 발생하여 솔더 볼 용기(10)의 저면에 있는 기체 흐름구로부터 흡착구(30a)까지 부양용 기체의 흐름(FD)이 형성된다. 부양 용 기체의 흐름(FD)에 의하여 솔더 볼 용기(10) 내에 있던 솔더 볼(7)들은 부양되어 흡탈착구(30a)에 부착된다. 모든 흡탈착구(30a)에 솔더 볼(7)이 흡착되어서 솔더 볼 배치기구(30)의 흡탈착구(30a) 주위에 형성되어 있는 통전용 배선(32)이 통전이 될 때까지 흡입력은 상승하면, 통전이 되면 흡입력은 유지된다. 이 때, 흡탈착구(30a)이외에 잉여로 흡착된 볼들이 있는지 잉여 흡착볼 감지장치(15)로 감지를 하여, 잉여 흡착볼(8)이 존재하면 잉여 흡착볼 제거장치(16)가 작동하여 잉여 볼들을 제거하게 된다. 그 후, 솔더 볼 배치기구(30)는 웨이퍼(미도시)로 이동하여 흡착구(30a)와 웨이퍼 패드가 일치되도록 위치되고, 흡배기 공급장치(20)에서 배기를 공급하여 흡착된 볼(7)을 웨이퍼 패드상에 배치시킨 후 리플로우시켜 솔더 볼 범프(미도시)를 형성하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 범프 형성장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 솔더 볼 범프 형성장치는 솔더 볼 부양용 기체 공급기(126)를 더 구비한다.
솔더 볼 부양용 기체 공급기(126)는 도시된 바와 같이, 용기(110)의 아래에 위치할 수도 있고, 기체 흐름구(110a)가 솔더 볼 용기(110)의 측면에 형성되어 있는 경우에는 용기의 측면에 위치할 수도 있다. 솔더 볼(107)이 흡착구(130a)에 흡착되는 비율이 증가함에 따라 솔더 볼 용기(110)내에 작용하는 흡입력(SF)이 감소되는데, 솔더 볼 부양용 기체 공급기(126)는 솔더 볼(107)의 부양력을 증가시킴으로써 이런 현상을 보상하여 솔더 볼(107)이 흡착되는 비율을 향상시킬 수 있다. 이 때, 기체공급기(126)로부터 공급되는 공기로 인해 솔더 볼 용기(110)내 압력이 과다하게 커지는 것을 막기 위하여 솔더 볼 용기(110)에 연결되게 바이패스 장치를 설치하는 것이 바람직하다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 절개한 도면이고, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 바람직한 여러 실시예에 따른 솔더 볼 배치기구(30)에 형성된 통전용 배선(32)의 패턴을 도시하는 단면도이고, 도 6은 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 바라본 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 솔더 볼 용기(10)의 측면 단면도이고, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 라인을 따라 바라본 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 각 구성요소의 구성과 기능 및 작용에 대하여 살펴본다.
솔더 볼 배치기구(30)는 저면에 솔더 볼 흡탈착구(30a)를 복수 개 구비하고 있으며, 흡탈착구(30a)는 범프가 형성될 웨이퍼 패드(미도시)의 간격에 맞추어 형성되어 있다. 아래에서 설명할 미흡착 흡탈착구 감지장치(32)로서 통전용 배선(32)을 사용하는 경우에는 솔더 볼 배치기구(30)에 흡탈착구(30a)를 통과하는 통전용 배선(32)이 형성되어 있다.
미흡착 흡탈착구 감지장치(32)는 흡착되지 않은 흡탈착구(30a)의 존재 여부를 감지하는 장치로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 통전용 배선(32)이 솔더 볼 배치기구(30)의 저면에 형성된 모든 흡탈착구(30a)를 통과하도록 연결되어 있다. 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 통전용 배선(132, 232, 332, 432)은 솔더 볼 배치기구(130, 230, 330, 430)에 다양한 형태로 결합될 수 있다. 이 경우 모든 흡탈착구(30a)에 도전체인 솔더 볼(7)이 흡착이 되면 통전이 되므로 통전 여부를 확 인함으로써 미흡착된 흡탈착구(30a)가 존재하는지 알 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 미흡착 흡탈착구 감지장치(32)로서 화상인식장치(미도시)가 사용될 수도 있다.
흡배기 공급장치(20)는 솔더 볼 배치기구(30)와 연결되어 있으며, 솔더 볼 배치기구(30)의 흡착구(30a)에 흡기(22) 또는 배기를 공급하여 솔더 볼(7)을 흡착시키거나 웨어퍼 패드상에 솔더 볼(7)을 배치시킨다. 흡기(22)는 솔더 볼 배치기구(30)가 솔더 볼 용기(10)에 접한 이후에 시작되고, 모든 흡탈착구(30a)에 솔더 볼(7)이 흡착되어 전기적으로 통전이 될 때까지 흡입력(SF)은 증가되며, 모든 흡착이 이루어져서 통전이 되면 흡입력(SF)은 유지된다. 이렇게 하여 솔더 볼(7)이 흡착되지 않은 흡탈착구(30a)가 발생하지 않도록 해 준다.
솔더 볼 용기(10)는 솔더 볼 배치기구(30)와 접해서 밀폐될 수 있는 형상을 가지며, 솔더 볼 흡착구(30a)에 흡착될 솔더 볼(7)을 저장하는 용기로서 솔더 볼 배치기구(30)와 밀폐를 확실하게 하기 위하여 측면의 상단부에는 개스킷(11)이 개재된다. 이 때 용기(10)의 개스킷(11)은 솔더 볼 배치기구(30)의 흡탈착구(30a)의 솔더 볼(7) 흡입력과 솔더 볼(7) 부양력이 감소하는 것을 방지하여 솔더 볼(7)이 흡착구(30a)에 잘 흡착되도록 하기 위함이다. 바람직한 실시예에 따른 솔더 볼 용기(10)는 도 6에 도시된 바와 같이, 흡입력이 발생하였을 때 솔더 볼 용기(10)에 형성되어 있는 기체 흐름구로부터 흡탈착구(30a)까지 부양용 기체의 흐름(FD)이 형성되게 함으로써 솔더 볼(7)이 흡탈착구(30a)로만 잘 흡착이 되도록 하기 위하여 솔더 볼 용기(10)의 저면에는 솔더 볼(7)의 직경보다 작은 크기의 그물망식 격자 (10b)를 갖는 복수 개의 기체 흐름구가 형성되어 있다. 발명의 다른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이 솔더 볼 용기(10)의 측면에 기체 흐름구(10a)가 형성될 수도 있다. 이 경우 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 솔더 볼 용기(10)내의 와류를 잘 형성시키기 위하여 기체 흐름구(10a)가 형성되어 있는 위치는 반대 측면에 있는 기체 흐름구(10a)와 마주 보지 않고 엇갈리도록 배치되어야 하는 것이 바람직하다. 또한, 기체 흐름구(10a)가 형성되어 있는 수직 높이는 용기(10)의 하부에 있는 것이 바람직하다.
또한, 발명의 다른 실시예로서, 솔더 볼 용기(110)의 외부에서 솔더 볼 용기(110)에 형성된 기체흐름구로 부양용 기체를 직접 공급하는 장치(126)가 더 구비될 수도 있다. 솔더 볼(107)이 흡탈착구(130a)에 흡착되는 비율이 증가함에 따라 솔더 볼 용기(110)내에 작용하는 흡입력(SF)이 감소되는 현상이 있는 경우, 기체 공급기(126)가 이를 보상하여 주는 효과가 있다. 또한, 솔더 볼 배치기구(130)내에 흡기(122)만을 공급하는 경우에 솔더 볼 배치기구(130)와 솔더 볼 용기(110)를 접하게 하고 개스킷(111)으로 밀봉시켜야 하였던 것과는 달리, 솔더 볼 배치기구(130)를 솔더 볼 용기(110)로부터 어느 정도 띄워 놓은 상태로도 솔더 볼(107)을 부양력과 흡입력으로 흡착구(30a)에 흡착시킬 수도 있다.
잉여 흡착볼 감지장치(15)로는 도 9d에 도시된 바와 같이, 솔더 볼 배치기구(30)의 하부 일측에 위치하는 발광 다이오드와 하부 타측에 위치하는 수광 다이오드로 이루어진 한 쌍의 광센서(15)가 사용된다. 광센서(15)는 발광 다이오드에서 방출된 빛이 수광 다이오드로 들어가는지 여부로서 물체의 감지할 수 있다. 광센 서(15)의 위치가 솔더 볼 배치기구(30)의 흡탈착구(30a)에 흡착된 솔더 볼(7)의 바로 아래부분에 있게 함으로써 흡착된 솔더 볼(7)이나 흡탈착구(30a) 이외에 잉여로 붙어 있는 솔더 볼(8)이 존재하면 광센서(15) 중 발광 다이오드로부터 방출된 빛을 차단하게 되어 수광 다이오드로 빛이 들어가지 않게 되고, 따라서 잉여 흡착볼(8)의 존재 여부를 감지하게 된다. 발명의 다른 실시예로서, 솔더 볼 배치기구(30)의 아래쪽에 위치된 화상인식장치로 잉여 흡착볼(8)의 존재 여부를 감지할 수 있다.
잉여 흡착볼 제거장치(16)는 도 9e에 도시된 바와 같이, 솔더 볼 배치기구(30)의 흡탈착구(30a)이외의 부분에 잉여로 흡착된 솔더 볼(8)을 떼어내는 장치로서, 본 발명의 바람직한 일 실시예로 블로우 공기 공급기가 솔더 볼 배치기구(30)의 측면 하단에서 잉여 흡착볼(8)에 불활성 기체나 공기(A)를 불어 제거시킨다. 이것은 솔더 볼간에 붙은 볼(8) 연결은 습기나 오염등에 의해 생긴 것이므로 볼(8)간의 연결력은 흡탈착구(30a)에 흡착된 볼(7)의 부착력보다 작기 때문에 불어주는 공기에 의해서 흡탈착구(30a)에 부착된 솔더 볼(7)은 떨어지지 않는다. 이를 위하여 블로우 시켜주는 힘은 솔더 볼 배치기구(30)내의 흡입력보다는 약해야 된다. 다른 실시예로서, 솔더 볼 배치기구(30)에 수평진동을 가하는 진동발생기(16)를 잉여 흡착볼 제거장치(16)로 사용할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 솔더 볼 용기(10)내의 솔더 볼(7)에 다양한 방법으로 운동력을 가하여 운동하는 솔더 볼(7)이 잉여 흡착볼(8)에 충돌하게 되어 제거하는 방법이나, 흡착구(30a)에 흡착된 솔더 볼(7)의 바로 아래를 직접적으로 커팅함으로써 제거하는 등의 다양한 실시예가 존재할 수 있다.
이어서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더 볼 범프 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 9a는 솔더 볼 배치기구(30)를 솔더 볼 용기(10)에 접하도록 위치시키는 단계를 개략적으로 개략적으로 나타낸다. 개스킷(11)은 솔더 볼 배치기구(30)와 솔더 볼 용기(10)간 밀폐를 시키기 위하여 접하는 면 사이에 개재되며, 솔더 볼 배치기구(30)의 흡탈착구(30a)의 볼(7) 흡입력(SF)과 솔더 볼(7) 부양력이 감소하는 것을 방지하여 솔더 볼(7)이 흡탈착구(30a)에 잘 흡착되도록 한다.
도 9b는 솔더 볼 배치기구(30)에 흡입력(SF)을 인가하여 솔더 볼(7)이 부유되어 흡탈착구(30a)에 솔더 볼(7)이 흡착되는 단계를 개략적으로 나타낸다. 솔더 볼(7)은 기체 흐름구(10a)로부터 솔더 볼 흡탈착구(30a)까지의 부양용 기체의 흐름(FD)을 타고 흡탈착구(30a)로 흡착된다. 이 때, 기체 흐름구(10a)는 솔더 볼 용기(10)의 측면에 형성될 수도 있다. 기체 흐름구(10a)의 위치는 기체의 흐름(FD)이 와류를 형성할 수 있도록 반대측 기체 흐름구의 위치와 엇갈리도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 솔더 볼 배치기구(30)가 통전이 될 때까지는 흡입력을 계속 증가시킴으로써 흡착됨에 따라 개방된 흡탈착구(30a)의 수가 줄어서 흡입력이 점점 떨어지는 것을 보상시킨다. 또한, 발명의 다른 실시예로 위 흡입력의 감소를 보상하기 위하여 솔더 볼 용기(10) 외부에서 기체 흐름구(10a)를 통하여 솔더 볼 용기(10)내로 부양용 기체를 강제로 공급시키는 단계가 더 구비될 수 있다.
도 9c는 솔더 볼 배치기구(30)에 있어서, 미흡착 흡탈착구(30a)의 존재 여부를 감지하는 단계를 개략적으로 나타낸다. 솔더 볼(7)이 솔더 볼 배치기구(30)의 모든 흡탈착구(30a)에 흡착되기 전에는 통전이 이루어지지 않다가, 모두 흡착되면 비로소 통전이 되고 그 이후부터는 흡배기 공급장치(20)가 제공하는 흡기(22)의 흡입력은 일정하게 유지된다. 또한, 발명의 다른 실시예로 미흡착된 흡탈착구(30a)의 존재를 감지하는 장치로 화상인식장치를 사용하는 단계가 더 구비될 수 있다.
도 9d는 흡착된 솔더 볼(7)의 주위에 잉여로 흡착된 볼(8)의 존재 여부를 감지하는 단계를 개략적으로 나타낸다. 솔더 볼 배치기구(30)의 하부 일측에 위치하는 발광 다이오드와 하부 타측에 위치하는 수광 다이오드로 이루어진 한 쌍의 광센서(15)로 발광 다이오드에서 방출된 빛이 수광 다이오드로 들어가는지 여부로서 물체의 감지한다. 이외에도 도면에는 도시되지 않았으나, 화상인식장치로 잉여 흡착볼(8)의 존재 여부를 감지할 수 있다.
도 9e와 도 9f는 잉여 흡착볼(8)을 제거하는 단계를 개략적으로 나타낸다. 잉여로 흡착된 볼(8)이 없는 경우에는 본 단계가 필요없으나 잉여 흡착볼(8)이 있는 경우에는, 솔더 볼 배치기구(30)의 측면 하단에서 잉여 흡착볼(8)에 불활성 기체나 공기(A)를 불어넣거나, 솔더 볼 배치기구(30)에 진동 특히, 수평진동을 가하거나 솔더 볼(7)간 충돌을 시키거나 잉여 흡착된 부위를 직접적으로 커팅하는 도구를 이용하여 제거하게 된다.
도 9g는 웨이퍼 패드(41)에 솔더 볼(7)을 배치시키는 단계를 개략적으로 나타낸다. 도시된 바와 같이 흡착된 솔더 볼(7)을 다이(45)위에 놓여 있는 웨이퍼(40)나 PCB(미도시)의 전극 패드(41)에 안착시킬 수 있도록 솔더 볼 배치기구(30)를 위치시키고 흡배기 공급장치(20)에서 솔더 볼 배치기구(30)의 흡탈착구(30a)에 건조공기를 배기시킴으로써 솔더 볼(7)을 웨이퍼(40)나 PCB 전극 패드(41)에 안착시킨다.
도 9h는 웨이퍼 패드에 안착된 솔더 볼(7)을 리플로우시켜 솔더 볼(7)을 웨이퍼 패드(41)에 용융접착시켜 솔더 볼 범프를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다. 솔더 볼(7)을 리플로우시키는 방법은 히팅 블록(미도시)을 이용하여 웨이퍼(40)에 열을 가하는 통상적인 방법을 비롯하여 여러 가지 방법들이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 기체흐름을 이용한 솔더 볼 범프 형성방법 및 형성장치에 의하면, 통전용 배선(32)을 이용한 미흡착 흡탈착구 감지장치; 솔더 볼 배치기구와 접하며 기체 흐름구를 지니는 솔더 볼 용기를 구비하고 있다.
따라서, 첫째, 흡입력에 의해 기체 흐름구로부터 흡탈착구까지 형성되는 기체 흐름을 이용하여 부양력을 형성함과 동시에 솔더 볼이 흡탈착구로만 용이하게 흡착되도록 한다.
둘째, 솔더 볼 배치기구와 솔더 볼 용기를 접하도록 한 후 솔더 볼을 흡착함으로써 볼이 용기로부터 이탈하는 것을 막을 수 있다.
세째, 전기적 패턴을 이용하여 미흡착된 흡탈착구의 존재여부를 쉽게 감지할 수 있어 솔더 볼이 배치기구에 부분적으로 부착되지 않는 문제를 해결할 수 있다.
넷째, 흡입력보다 작은 힘의 블로우 공기를 공급하여 잉여로 흡착된 솔더 볼을 용이하게 제거할 수 있다.
다섯째, 솔더 볼 용기를 진동시키지 않기 때문에 진동발생시 솔더 볼간 충돌 에 의한 마찰력으로 생기는 정전기에 의한 볼간 흡착되는 현상을 줄일 수 있다.
위와 같은 개선에 의하여 300㎛이하 직경을 갖는 미세 솔더 볼의 범프 형성방법 및 장치에 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수 개의 솔더 볼 흡탈착구를 지니는 솔더 볼 배치기구;
    상기 솔더볼 배치기구의 내부에 흡기 또는 배기 중 적어도 흡기를 공급하는 흡배기 공급장치; 및
    상기 솔더 볼 배치기구에 접할 수 있는 형상으로 되어 있으며, 내부에 솔더 볼을 보유하고 저면 또는 측면 중 적어도 어느 한 면은 솔더 볼의 직경보다 작은 크기의 복수 개의 기체 흐름구가 형성되어 있는 솔더 볼 용기를 구비하는 솔더 볼 범프 형성장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 솔더 볼 범프 형성장치는 상기 솔더 볼을 부양시키기 위하여 상기 기체 흐름구에 부양용 기체를 공급하는 솔더 볼 부양용 기체공급기를 더 구비하는 솔더 볼 범프 형성장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 솔더 볼 범프 형성장치는 솔더 볼이 흡착되지 않은 솔더 볼 흡탈착구의 존재를 여부를 감지하는 미흡착 흡탈착구 감지장치를 더 구비하는 솔더 볼 범프 형성장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 미흡착 흡탈착구 감지장치는 상기 솔더 볼 배치기구의 흡탈착구 주위에 형성된 통전용 배선을 구비하며, 상기 흡탈착구에 상기 솔더 볼이 흡착되어야만 통전이 됨으로써 미흡착 흡탈착구의 존재여부를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 범프 형성장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 솔더 볼 범프 형성장치는 상기 솔더 볼 흡탈착구에 흡착된 볼 주위에 잉여로 흡착된 잉여 흡착볼의 존재 여부를 감지하는 잉여 흡착볼 감지장치를 더 구비하는 솔더 볼 범프 형성장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 잉여 흡착볼 감지장치는 발광부와 수광부를 구비한 광센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 범프 형성장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 솔더 볼 범프 형성장치는 상기 흡탈착구에 잉여로 부착되어 있는 잉여 흡착볼을 제거해주기 위하여 상기 솔더 볼 배치기구 저면에 블로우 기체를 공급함으로써 잉여 흡착볼을 제거하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 범프 형성장치.
  8. 솔더 볼 배치기구를 솔더 볼 용기에 접하도록 위치시키는 단계;
    상기 솔더 볼을 부양시키기 위하여 솔더 볼 용기의 기체 흐름구에 부양용 기체를 공급하는 단계;
    흡배기 공급장치가 공급한 흡기에 의한 흡입력에 의하여 상기 솔더 볼 배치기구의 흡탈착구에 솔더 볼을 흡착시키는 단계;
    상기 솔더 볼 배치기구의 흡탈착구가 범프가 형성될 전극 패드의 위치에 정렬되도록 상기 솔더 볼 배치기구를 위치시키는 단계;
    상기 흡착된 솔더 볼을 전극 패드에 배치시키는 단계; 및
    상기 안착된 솔더 볼을 리플로우시켜 솔더 볼 범프를 형성하는 단계를 구비하는 솔더 볼 범프 형성방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 솔더 볼 범프 형성방법은 흡탈착구에 흡착되지 않은 흡탈착구의 존재 여부를 감지하는 단계를 더 구비하는 솔더 볼 범프 형성방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 솔더 볼 범프 형성방법은 상기 흡탈착구에 흡착된 볼 주위에 잉여로 부착되어 있는 잉여 흡착볼을 제거해주기 위해 상기 솔더 볼 배치기구 저면에 블로우 기체를 공급함으로써 잉여 흡착볼을 제거하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 범프 형성방법.
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KR101416650B1 (ko) * 2014-02-25 2014-07-09 주식회사 고려반도체시스템 솔더볼 어태치 장치 및 이에 사용되는 볼 공급기

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