KR20090087191A - 인쇄장치 및 인쇄방법 - Google Patents

Abstract

인쇄장치 및 인쇄방법이 개시된다. 마스크를 통하여 인쇄액을 인쇄하는 위한 인쇄장치로서, 내측에 인쇄액을 수용하며, 일 측에 노즐이 형성되는 챔버; 챔버의 내측에 압력을 제공하는 피스톤; 및 인쇄액에 열을 제공하는 히터를 포함하는 인쇄장치는, 히터를 이용하여 인쇄액이 굳는 것을 방지함과 동시에 별도의 피스톤을 이용하여 인쇄액을 토출시킴으로써, 보이드(void) 발생을 줄일 수 있고, 인쇄된 패턴의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 인쇄비용을 절감할 수 있다.

인쇄, 히터, 피스톤

Description

인쇄장치 및 인쇄방법{Apparatus and method of printing}

본 발명은 인쇄장치 및 인쇄방법에 관한 것이다.

전자산업의 발달에 따라 전자 부품의 고기능화, 소형화 요구가 급증하고 있으며, 이러한 추세에 따라 IC 및 기판의 범프 피치(범프 pitch)에 대한 극미세화가 진행되고 있다. 이에 기판의 범프형성을 위한 많은 프로세스가 현재 개발 및 양산 중에 있는데, 그 가운데 일반적으로 사용되는 방법이 마스크를 이용한 인쇄법이다.

그러나 이 인쇄법은 미세한 피치의 범프에서는 범프의 높이와 형상 등의 품질수준을 따라 가기 어려운 경향이 있어 이를 해결하기 위한 많은 연구가 진행되고 있는 상태이다.

현재 솔더페이스트를 충진하는 수단으로, 스퀴지가 주로 사용되고 있다. 이러한 방법은 사용의 편리함과 생산성 면에서 유리하여 널리 사용되고 있으나, 보이드(void)의 형성, 롤링(rolling) 형상 유지 등의 문제가 미세 피치(fine pitch)화와 더불어 심각한 문제로 대두되고 있다.

도 1 내지 도 5는 종래기술에 따른 인쇄방법을 나타내는 공정도이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 스퀴지(1), 솔더페이스트(2), 마스크(3), 기판(4), 진공플레이트(5)가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 인쇄가 진행되는 동안 솔더페이스트(2)는 스퀴지(1)에 의해 "롤링(Rolling)"되며, 이 때의 회전력에 의해 마스크(3)의 패턴 속으로 충전된다.

인쇄가 끝나고 나면, 도 3에 도시된 바와 같이, 스퀴지(1)가 상승하면서 원통형으로 롤링되던 솔더페이스트(2)가 블레이드면에 일부 점착되어 늘어지면서 롤링되던 형태를 잃어버리게 되고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 반대 방향으로 인쇄가 시작되면 솔더페이스트(2)가 다시 형태를 잡을 때까지, 인쇄의 신뢰도가 감소하게 된다.

또한 이렇게 형태가 흩어진 솔더페이스트(2)가 롤링 형태를 만드는 동안, 보이드를 함유하게 되거나 외기(外氣)의 영향을 받을 가능성이 크다.

본 발명은 보이드(void) 발생을 줄일 수 있고, 인쇄된 패턴의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 인쇄비용을 절감할 수 있는 인쇄장치 및 인쇄방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 마스크를 통하여 인쇄액을 인쇄하는 인쇄장치로서, 내측에 인쇄액을 수용하며, 일 측에 노즐이 형성되는 챔버; 챔버의 내측에 압력을 제공하는 피스톤; 및 인쇄액에 열을 제공하는 히터를 포함하는 인쇄장치를 제공할 수 있다.

히터로는 챔버의 측벽에 내장되는 코일을 이용할 수 있으며, 이 때, 코일은 노즐에 상응하는 영역에 내장될 수 있다.

한편, 챔버의 측벽의 전부 또는 일부는 노즐이 형성되는 방향으로 경사진 형상일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 내측에 인쇄액을 수용하며 일 측에 노즐이 형성되는 챔버를 이용하여 기판에 인쇄액을 인쇄하는 인쇄방법으로서, 기판의 상면에 마스크를 배치하는 단계; 마스크의 상면에 노즐을 밀착시키는 단계; 챔버에 수용된 인쇄액을 가열하는 단계; 및 인쇄액이 노즐을 통하여 토출되도록, 챔버의 내측에 압력을 제공하는 단계를 포함하는 인쇄방법을 제공할 수 있다.

챔버에 수용된 인쇄액을 가열하는 단계는, 챔버의 측벽에 내장된 코일을 이용하여 수행될 수 있으며, 이 때, 코일은 노즐에 상응하는 영역에 내장될 수 있다.

또한, 챔버의 내측에 압력을 제공하는 단계는, 챔버의 타 측에 구비되는 피스톤을 이용하여 수행될 수 있으며, 인쇄액으로는 용융된 솔더를 이용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 히터를 이용하여 인쇄액이 굳는 것을 방지함과 동시에 별도의 피스톤을 이용하여 인쇄액을 토출시킴으로써, 보이드(void) 발생을 줄일 수 있고, 인쇄된 패턴의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 인쇄비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 인쇄장치 및 인쇄방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄장치를 나타내는 단면도이다. 도 6을 참조하면, 챔버(11), 노즐(12), 피스톤(13), 코일(14), 기판(21), 마스크(22), 패드(23), 인쇄액(24)이 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 인쇄장치는 내측에 인쇄액(24)을 수용하며 일 측에는 노즐(12)이 형성되는 챔버(11)와, 챔버(11)의 내측에 압력을 제공하는 피스톤(13) 및 인쇄액(24)에 열을 제공하는 히터로서의 기능을 수행하는 코일(14)을 주된 구성으로 하여 이루어질 수 있다.

이를 위해, 챔버(11)의 상부는 피스톤(13)이 구비될 수 있도록 개방된 형상일 수 있으며, 챔버(11)의 하부에는 내측에 수용된 인쇄액(24)이 피스톤(13)의 압력에 의해 외부로 토출될 수 있도록 노즐(12)이 형성될 수 있다.

이 때, 피스톤(13)에 의한 압력 전달이 효율적으로 구현될 수 있도록 하기 위하여, 챔버(11)의 측벽의 전부 또는 일부는 노즐(12)이 형성되는 방향으로 경사진 형상일 수 있다. 도 6에는 챔버(11)의 측벽 중 일부만이 노즐(12) 방향으로 경사진 구조가 제시되어 있으나, 측벽 전부가 경사진 형상(역삼각형)일 수도 있는 것이다.

한편, 챔버(11)의 내측에 수용된 인쇄액(24)이 굳는 것을 방지하기 위하여, 인쇄액(24)에 열을 제공하는 히터가 구비될 수 있다. 이러한 히터로서, 본 실시예에서는 챔버(11)의 측벽에 내장되는 코일(14)을 제시하고 있다. 코일(14)에 전원을 인가하여 열을 발생시키고, 발생된 열이 챔버(11)의 측벽을 통해 인쇄액(24)에 전달되도록 함으로써, 인쇄액(24)이 굳는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이 때, 코일(14)이 노즐(12)에 상응하는 영역, 즉, 노즐(12)을 둘러싸는 챔버(11)의 측벽에 내장되도록 함으로써, 노즐(12)을 통해 최종적으로 토출되는 인쇄액(24)이 굳는 것을 효율적으로 방지할 수도 있다.

한편, 열 전달이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 챔버(11)는 열전도성이 우수한 금속(예를 들면 구리, 알루미늄 등) 재질로 이루어질 수 있다.

이상, 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄장치의 구조에 대해 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄방법에 대해 설명하도록 한다. 이해의 편의를 위하여, 전술한 인쇄장치를 이용하는 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄방법을 나타내는 순서도이고, 도 8 내지 도 12는 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄방법을 나타내는 공정도이다. 도 8 내지 도 12를 참조하면, 챔버(11), 노즐(12), 피스톤(13), 코일(14), 기판(21), 마스크(22), 패드(23), 인쇄액(24)이 도시되어 있다.

본 실시예에서는 기판(21)에 형성된 패드(23) 상에 솔더범프를 형성하는 방법을 예로 들어 설명하도록 한다. 다만, 필요에 따라 인쇄 대상 및 패턴을 다양화 할 수도 있음은 물론이다.

우선, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(21)의 상면에 마스크(22)를 배치한 다음(S110), 마스크(22)의 상면에 노즐(12)을 밀착시킨다(S120).

그리고 나서, 챔버(11)에 수용된 인쇄액(24)을 가열한다(S130). 이는 챔버(11)의 내측에 수용된 인쇄액(24)이 굳는 것을 방지하기 위한 것이다. 이처럼, 챔버(11)에 수용된 인쇄액(24)을 가열함으로써, 용융된 상태의 인쇄액(24)이 굳는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이미 굳은 상태의 인쇄액(24)을 용융시킬 수도 있게 된다.

이처럼 인쇄액(24)을 가열하기 위하여, 전술한 인쇄장치에서 언급한 바와 같이, 챔버(11)의 측벽에 코일(14)을 내장하고, 이에 전원을 인가하는 방법을 이용할 수도 있다. 이 때, 코일(14)이 노즐(12)에 상응하는 영역, 즉, 노즐(12)을 둘러싸는 챔버(11)의 측벽에 내장되도록 할 수도 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

이와 같이, 인쇄액(24)을 가열하여 인쇄액(24)이 굳는 것을 방지하는 공정을 수행함으로써, 기판(21)에 솔더범프를 형성하는 데에 있어서, 솔더에 플럭스가 첨가된 상태의 솔더페이스트를 인쇄액(24)으로 이용하지 않고, 용융된 솔더 자체를 인쇄액(24)으로 이용할 수 있게 된다. 플럭스 대신 히터를 이용하여 솔더가 용융된 상태를 유지하도록 할 수 있기 때문이다. 그 결과, 고가의 솔더페이스트를 사용하지 않아도 될 수 있어, 비용을 절감할 수 있는 효과를 나타낼 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 마스크(22)의 상면에 노즐(12)을 밀착시킨 다음 인쇄액(24)을 가열하는 방법을 제시하였으나, 노즐(12)의 밀착과 인쇄액(24)의 가열은 별도로 수행될 수 있는 것이므로, 그 순서는 다양하게 변경될 수 있다.

다음으로, 인쇄액(24)이 노즐(12)을 통하여 토출되도록, 챔버(11)의 내측에 압력을 제공한다(S140). 챔버(11)의 내측에 압력을 제공함으로써, 용융된 상태의 인쇄액(24)이 노즐(12)을 통해 토출되도록 하는 것이다. 이와 같이 압력을 제공하면서, 도 9에 도시된 바와 같이, 챔버(11)를 마스크(22)의 상면을 따라 이동시키면, 기판(21)의 전면에 걸쳐 원하는 패턴이 인쇄될 수 있다.

챔버(11)의 내측에 압력을 제공하는 방법으로, 인쇄액(24)의 자중을 이용할 수도 있을 것이나, 본 실시예에서는 별도의 수단으로서, 피스톤(13)을 이용하도록 한다. 즉, 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이 노즐(12)의 맞은 편에 구비된 피스톤(13)을 이용하여 챔버(11)의 내측에 직접 압력을 제공함으로써 인쇄액(24)이 노즐(12)을 통해 토출되도록 하는 것이다.

인쇄액(24)의 자중에 의한 압력을 이용하여 인쇄액(24)을 토출하는 경우, 챔버(11) 내부에 잔존하는 인쇄액(24)의 양에 따라 압력이 변화하게 되고, 그에 따라 토출되는 인쇄액(24)의 양 또한 변화하게 되는 문제가 발생할 수 있다.

이에 반해, 본 실시예에서와 같이 피스톤(13)과 같은 별도의 압력제공 장치를 구비하게 되면, 챔버(11) 내부에 잔존하는 인쇄액(24)의 양 등에 상관 없이 항상 일정한 양의 인쇄액(24)을 토출할 수 있게 된다. 보다 정밀한 제어를 위하여, 별도의 제어장치(미도시)를 이용하여 피스톤(13)을 통해 제공되는 압력의 세기를 조절할 수 있음은 물론이다.

이처럼, 인쇄를 마친 다음에는 도 10에 도시된 바와 같이 마스크(22)를 벗긴다. 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 플럭스가 첨가되지 않은 순수한 솔더를 인쇄액(24)으로 이용할 수 있으므로, 인쇄액(24)이 토출된 이후에는 플럭스가 첨가된 솔더페이스트에 비해 굳는 속도가 빨라, 마스크(22)를 벗기는 과정에서 솔더가 마스크(22)에 점착되는 정도를 현저히 줄일 수 있게 되어 인쇄의 신뢰도를 향상시킬 수도 있게 된다.

또한, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 반대 방향으로 다시 인쇄를 수행하는 과정에서 인쇄액(24)이 외기에 노출될 염려가 없어 내부에 보이드가 형성될 가능성을 현저히 감소시킬 수도 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1 내지 도 5는 종래기술에 따른 인쇄방법을 나타내는 공정도.

도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄장치를 나타내는 단면도.

도 7은 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄방법을 나타내는 순서도.

도 8 내지 도 12는 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄방법을 나타내는 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 챔버

12: 노즐

13: 피스톤

14: 코일

21: 기판

22: 마스크

23: 패드

24: 인쇄액

Claims (9)

1. 마스크를 통하여 인쇄액을 인쇄하는 인쇄장치로서,

   내측에 상기 인쇄액을 수용하며, 일 측에 노즐이 형성되는 챔버;

   상기 챔버의 내측에 압력을 제공하는 피스톤; 및

   상기 인쇄액에 열을 제공하는 히터를 포함하는 인쇄장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 히터는 상기 챔버의 측벽에 내장되는 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 코일은 상기 노즐에 상응하는 영역에 내장되는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 챔버의 측벽의 전부 또는 일부는 상기 노즐이 형성되는 방향으로 경사 진 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
5. 내측에 인쇄액을 수용하며 일 측에 노즐이 형성되는 챔버를 이용하여 기판에 인쇄액을 인쇄하는 인쇄방법으로서,

   상기 기판의 상면에 마스크를 배치하는 단계;

   상기 마스크의 상면에 상기 노즐을 밀착시키는 단계;

   상기 챔버에 수용된 상기 인쇄액을 가열하는 단계; 및

   상기 인쇄액이 상기 노즐을 통하여 토출되도록, 상기 챔버의 내측에 압력을 제공하는 단계를 포함하는 인쇄방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 가열하는 단계는, 상기 챔버의 측벽에 내장된 코일을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 코일은 상기 노즐에 상응하는 영역에 내장되는 것을 특징으로 하는 인쇄방법.
8. 제5항에 있어서,

   상기 압력을 제공하는 단계는, 상기 챔버의 타 측에 구비되는 피스톤을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄방법.
9. 제5항에 있어서,

   상기 인쇄액은 용융된 솔더인 것을 특징으로 하는 인쇄방법.

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