KR20100121055A - Nozzle assemble for injecting melted solder into cavities of template and apparatus having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 템플릿의 캐버티들에 용융된 솔더를 주입하기 위한 노즐 조립체와 이를 갖는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마이크로 전자 패키징(microelectronic packaging) 기술에서 솔더 범프들(solder bumps)을 형성하기 위하여 템플릿의 표면 부위에 형성된 캐버티들에 용융된 솔더를 주입하기 위한 노즐 조립체와 이를 갖는 용융된 솔더 주입 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nozzle assembly for injecting molten solder into cavities of a template and an apparatus having the same. More specifically, in a microelectronic packaging technique, a nozzle assembly for injecting molten solder into cavities formed in a surface portion of a template to form solder bumps and a molten solder having the same It relates to an injection device.
최근 마이크로 전자 패키징 기술은 접속 방법에서 와이어 본딩으로부터 솔더 범프로 변화하고 있다. 솔더 범프를 이용하는 기술은 다양하게 알려져 있다. 예를 들면, 전기 도금, 솔더 페이스트 프린팅, 증발 탈수법, 솔더볼의 직접 부착 등이 알려져 있다.Recently, microelectronic packaging technology is changing from wire bonding to solder bumps in the connection method. Techniques for using solder bumps are variously known. For example, electroplating, solder paste printing, evaporative dehydration, direct attachment of solder balls, and the like are known.
특히, C4NP(controlled collapse chip connection new process) 기술은 낮은 비용으로 미세 피치를 구현할 수 있으며 반도체 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다는 장점으로 인해 크게 주목받고 있다. 상기 C4NP 기술의 예는 미합중국 특허 제 5,607,099호, 제5,775,569호, 제6,025,258호, 등에 개시되어 있다.In particular, C4NP (controlled collapse chip connection new process) technology has attracted much attention due to the advantages that can realize a fine pitch at a low cost and improve the reliability of the semiconductor device. Examples of such C4NP technology are disclosed in US Pat. Nos. 5,607,099, 5,775,569, 6,025,258, and the like.
상기 C4NP 기술에 의하면, 구형의 솔더 범프들은 템플릿의 캐버티들 내에서 형성되며 상기 솔더 범프들은 웨이퍼 상에 형성된 범프 패드들 상에 열압착된다. 상기 범프 패드들은 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩의 금속 배선들과 연결되어 있으며, 상기 범프 패드들 상에는 UBM(under bump metallurgy) 패드들이 구비될 수 있다. 상기 UBM 패드들은 상기 솔더 범프들과 범프 패드들 사이에서 접착력을 향상시키기 위하여 제공될 수 있다.According to the C4NP technique, spherical solder bumps are formed in the cavities of the template and the solder bumps are thermocompressed onto bump pads formed on the wafer. The bump pads are connected to metal wires of a semiconductor chip formed on a wafer, and under bump metallurgy (UBM) pads may be provided on the bump pads. The UBM pads may be provided to improve adhesion between the solder bumps and bump pads.
상기와 같이 솔더 범프들이 전달된 웨이퍼의 반도체 칩들은 다이싱 공정에 의해 개별화될 수 있다. 상기 개별화된 반도체 칩은 열압착 공정과 언더필(under fill) 공정을 통해 기판 상에 접합될 수 있으며, 이에 의해 플립칩이 제조될 수 있다.As described above, the semiconductor chips of the wafer to which the solder bumps are transferred may be individualized by a dicing process. The individualized semiconductor chip may be bonded onto a substrate through a thermocompression process and an under fill process, whereby a flip chip may be manufactured.
상기 솔더 범프들을 형성하기 위하여 상기 템플릿의 캐버티들 내에는 용융된 솔더가 주입될 수 있다. 상기 용융된 솔더의 주입을 위한 장치의 일 예는 미합중국 특허 제6,231,333호에 개시되어 있다. Molten solder may be injected into the cavities of the template to form the solder bumps. An example of an apparatus for injection of the molten solder is disclosed in US Pat. No. 6,231,333.
종래의 기술에서 용융된 솔더를 주입하기 위한 인젝션 헤드(injection head)는 평탄한 하부면을 가지며, 다수의 셀들(cells)이 형성된 몰드 플레이트(mold plate) 상에서 미끄럼 운동한다. 상기 인젝션 헤드의 하부면 부위에는 상기 용융된 솔더를 주입하기 위한 인젝션 슬롯(injection slot), 진공압을 제공하는 진공 슬롯 및 상기 인젝션 슬롯과 진공 슬롯을 연결하는 리세스(recess)가 형성되어 있다. 상기 용융된 솔더는 상기 인젝션 헤드가 슬라이딩 운동하는 동안 상기 진공압에 의해 상기 셀들에 순차적으로 채워진다.In the prior art, an injection head for injecting molten solder has a flat bottom surface and slides on a mold plate on which a plurality of cells are formed. An injection slot for injecting the molten solder, a vacuum slot for providing a vacuum pressure, and a recess connecting the injection slot and the vacuum slot are formed in a portion of the lower surface of the injection head. The molten solder is sequentially filled in the cells by the vacuum pressure during the sliding movement of the injection head.
상기와 같은 종래의 기술에 따르면, 노즐이 항상 개방되어 있기 때문에 용융된 솔더의 주입 후 공정 챔버로부터의 템플릿 반출 및 새로운 템플릿의 반입이 진행되는 동안 노즐로부터 용융된 솔더가 누설될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 템플릿의 반출과 반입이 가능하도록 상기 노즐의 온도를 낮추어 노즐 단부에서 솔더가 응고되도록 할 수 있다. 그러나, 상기 노즐의 온도를 조절하는데 상당한 시간이 소요되므로 상기 용융된 솔더의 주입에 소요되는 전체 공정 시간이 증가될 수 있다.According to the conventional technology as described above, since the nozzle is always open, the molten solder may leak from the nozzle during the ejection of the molten solder and the ejection of the template from the process chamber and the introduction of the new template. To solve this problem, the temperature of the nozzle may be lowered so that the solder may be solidified at the nozzle end to allow the template to be taken out and brought in. However, since it takes considerable time to adjust the temperature of the nozzle, the overall process time required for the injection of the molten solder can be increased.
본 발명의 제1 목적은 템플릿의 캐버티들에 용융된 솔더를 주입하기 위한 노즐 조립체의 노즐을 개폐할 수 있도록 하는데 있다.A first object of the present invention is to be able to open and close the nozzle of the nozzle assembly for injecting molten solder into the cavities of the template.
본 발명의 제2 목적은 상술한 바와 같이 노즐의 개폐가 가능한 노즐 조립체를 갖는 용융된 솔더 주입 장치를 제공하는데 있다.A second object of the present invention is to provide a molten solder injection apparatus having a nozzle assembly capable of opening and closing the nozzle as described above.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 용융된 솔더의 주입을 위한 노즐 조립체는 솔더 물질을 수용하며 상기 솔더 물질을 용융시키기 위한 히터와 연결된 가열 용기와, 상기 가열 용기와 연결되며 다수의 캐버티들이 형성된 템플릿의 표면 부위와 면 접촉하도록 평탄한 표면을 갖고, 상기 가열 용기에 의해 용융된 솔더를 상기 캐버티들에 주입하기 위한 노즐과, 상기 노즐 내에 배치되어 상기 노즐을 개폐하는 밸브를 포함할 수 있다.A nozzle assembly for injecting molten solder according to an aspect of the present invention for achieving the first object is connected to the heating container and a heating container connected to the heater for receiving the solder material and melting the solder material; A nozzle having a flat surface in surface contact with a surface portion of a template in which a plurality of cavities are formed, a nozzle for injecting molten solder into the cavities, and a valve disposed in the nozzle to open and close the nozzle It may include.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐은 상기 밸브를 내장하기 위한 공간과 상기 가열 용기와 상기 공간을 연결하는 입구 및 상기 평탄한 표면을 통해 형성된 출구를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐은 상기 평탄한 표면과 평행한 방향으로 연장할 수 있으며, 상기 방향을 따라 연장하는 실린더 형태의 내부 공간, 상기 가열 용기와 상기 내부 공간을 연결하는 입구 및 상기 평탄한 표면 부위를 통해 형성된 출구를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the nozzle may have a space for embedding the valve, an inlet connecting the heating vessel and the space, and an outlet formed through the flat surface. For example, the nozzle may extend in a direction parallel to the flat surface, and may extend through a cylindrical inner space extending along the direction, an inlet connecting the heating vessel and the inner space, and the flat surface portion. It may have an outlet formed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브는 상기 내부 공간과 대응하는 실 린더 형상일 수 있으며, 상기 입구와 출구를 선택적으로 연결하기 위한 유로를 가질 수 있다. 또한, 상기 밸브는 상기 내부 공간에서 회전 가능하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the valve may have a cylinder shape corresponding to the inner space, and may have a flow path for selectively connecting the inlet and the outlet. In addition, the valve may be configured to be rotatable in the internal space.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐 조립체는 상기 밸브를 회전시키기 위한 밸브 구동부를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the nozzle assembly may further comprise a valve drive for rotating the valve.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐의 평탄한 표면 부위에는 상기 내부 공간의 연장 방향과 수직하는 방향으로 연장하며 상기 출구와 연결되는 채널이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a channel may be formed at a flat surface portion of the nozzle extending in a direction perpendicular to the extending direction of the internal space and connected to the outlet.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 채널은 상기 평탄한 표면과 인접하는 상기 노즐의 측면까지 연장할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the channel may extend to the side of the nozzle adjacent the flat surface.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가열 용기는 상기 가열 용기의 내부 압력을 대기압으로 유지하기 위한 통풍구를 가질 수 있으며, 상기 통풍구 내에는 상기 가열 용기의 내부 공간으로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 필터가 설치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heating vessel may have a vent for maintaining the internal pressure of the heating vessel at atmospheric pressure, and in the vent to prevent foreign substances from entering the internal space of the heating vessel. Filters may be installed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐 조립체는 상기 가열 용기와 연결되어 상기 가열 용기의 내부 압력을 대기압 또는 대기압보다 높은 압력으로 유지하기 위한 압력 조절부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the nozzle assembly may further include a pressure control unit connected to the heating vessel to maintain the internal pressure of the heating vessel at atmospheric pressure or higher than atmospheric pressure.
상기 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 용융된 솔더를 주입하기 위한 장치는 다수의 캐버티들이 형성된 표면 부위를 갖는 템플릿을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내에 배치되어 상기 캐버티들에 용융된 솔더를 주입하기 위한 노즐 조립체와, 상기 노즐 조립체를 상기 템플릿의 표면 부위에 접촉시키고 상기 템플릿과 상기 노즐 조립체 사이에서 상대적인 미끄럼 운동을 발생시키는 구동부를 포함할 수 있다. 상기 노즐 조립체는 솔더 물질을 수용하며 상기 솔더 물질을 용융시키기 위한 히터와 연결된 가열 용기와, 상기 가열 용기와 연결되며 상기 템플릿의 표면 부위와 면 접촉하도록 평탄한 표면을 갖고 상기 가열 용기에 의해 용융된 솔더를 상기 캐버티들에 주입하기 위한 노즐과, 상기 노즐 내에 배치되어 상기 노즐을 개폐하는 밸브를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention for achieving the second object, an apparatus for injecting molten solder includes a chamber containing a template having a surface portion in which a plurality of cavities are formed, and disposed within the chamber; A nozzle assembly for injecting molten solder into the field, and a drive for contacting the nozzle assembly to a surface portion of the template and for generating a relative sliding motion between the template and the nozzle assembly. The nozzle assembly contains a heating vessel containing solder material and connected with a heater for melting the solder material, the solder melted by the heating vessel having a flat surface connected to the heating vessel and in surface contact with a surface portion of the template. And a valve for injecting the cavities into the cavities, and a valve disposed in the nozzle to open and close the nozzle.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐은 상기 평탄한 표면과 평행한 방향으로 연장할 수 있으며, 상기 방향을 따라 연장하는 실린더 형태의 내부 공간, 상기 가열 용기와 상기 내부 공간을 연결하는 입구 및 상기 평탄한 표면 부위를 통해 형성된 출구를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the nozzle may extend in a direction parallel to the flat surface, the inner space in the form of a cylinder extending along the direction, the inlet connecting the heating vessel and the inner space and the It may have an outlet formed through a flat surface portion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐의 평탄한 표면 부위에는 상기 내부 공간의 연장 방향과 수직하는 방향으로 연장하며 상기 출구와 연결되는 채널이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a channel may be formed at a flat surface portion of the nozzle extending in a direction perpendicular to the extending direction of the internal space and connected to the outlet.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브는 상기 내부 공간과 대응하는 실린더 형상일 수 있으며, 상기 입구와 출구를 선택적으로 연결하기 위한 유로를 가질 수 있다. 또한, 상기 밸브는 상기 내부 공간에서 회전 가능하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the valve may have a cylindrical shape corresponding to the inner space, and may have a flow path for selectively connecting the inlet and the outlet. In addition, the valve may be configured to be rotatable in the internal space.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐 조립체는 상기 밸브를 회전시키기 위한 밸브 구동부를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the nozzle assembly may further comprise a valve drive for rotating the valve.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용융된 솔더 주입 장치는 상기 채널과 연결되어 상기 채널의 내부 압력을 상기 가열 용기의 내부 압력보다 낮게 유지시키기 위한 압력 조절부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molten solder injection device may further include a pressure control unit connected to the channel to maintain the internal pressure of the channel lower than the internal pressure of the heating vessel.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가열 용기는 상기 가열 용기의 내부 압력을 대기압으로 유지하기 위한 통풍구를 가질 수 있으며, 상기 통풍구 내에는 상기 가열 용기의 내부 공간으로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 필터가 설치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heating vessel may have a vent for maintaining the internal pressure of the heating vessel at atmospheric pressure, and in the vent to prevent foreign substances from entering the internal space of the heating vessel. Filters may be installed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 채널은 상기 평탄한 표면과 인접하는 상기 노즐의 측면까지 연장할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the channel may extend to the side of the nozzle adjacent the flat surface.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용융된 솔더 주입 장치는 상기 챔버와 연결되어 상기 챔버의 내부 압력을 상기 가열 용기의 내부 압력보다 낮게 유지하기 위한 압력 조절부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molten solder injection device may further include a pressure control unit connected to the chamber to maintain the internal pressure of the chamber lower than the internal pressure of the heating vessel.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용융된 솔더 주입 장치는 상기 템플릿의 온도를 상기 솔더의 용융점보다 1℃ 내지 10℃ 낮은 온도로 유지시키기 위하여 상기 척과 연결된 척 히터를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the molten solder injection device may further include a chuck heater connected to the chuck to maintain the temperature of the template at a temperature of 1 ° C to 10 ° C lower than the melting point of the solder.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동부는 상기 노즐 및 상기 척 중 하나를 수직 방향으로 이동시킬 수 있으며, 또한 상기 노즐 및 상기 척 중 다른 하나를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the driving unit may move one of the nozzle and the chuck in a vertical direction, and may move the other of the nozzle and the chuck in a horizontal direction.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동부는 상기 노즐 또는 상기 척을 수직 및 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the driving unit may move the nozzle or the chuck in the vertical and horizontal directions.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 템플릿의 캐버티들에 용융된 솔더를 주입하기 위한 노즐 조립체는 노즐을 개폐할 수 있는 밸브를 포함할 수 있다.According to embodiments of the present invention as described above, the nozzle assembly for injecting molten solder into the cavities of the template may include a valve capable of opening and closing the nozzle.
따라서, 프로세스 챔버로 템플릿을 반입하고 처리된 템플릿을 반출하는 동안 상기 노즐을 통해 용융된 솔더가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 템플릿의 반입 및 반출 동안에 용융된 솔더가 누설되는 것을 방지하기 위하여 노즐의 온도를 조절할 필요가 없으므로 상기 용융된 솔더의 주입 공정에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다.Thus, it is possible to prevent the molten solder from leaking through the nozzle while bringing the template into the process chamber and bringing out the processed template. In addition, since it is not necessary to adjust the temperature of the nozzle to prevent the molten solder from leaking during the loading and unloading of the template, the time required for the injection process of the molten solder can be greatly shortened.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.The invention is now described in more detail with reference to the accompanying drawings showing embodiments of the invention. However, the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below, but may be embodied in various other forms. The following examples are provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, rather than to allow the invention to be fully completed.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되 는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 유사한 요소들에 대하여는 전체적으로 유사한 참조 부호들이 사용될 것이며 또한, "및/또는"이란 용어는 관련된 항목들 중 어느 하나 또는 그 이상의 조합을 포함한다.When an element is described as being disposed or connected on another element or layer, the element may be placed or connected directly on the other element, and other elements or layers may be placed therebetween. It may be. Alternatively, if one element is described as being directly placed on or connected to another element, there can be no other element between them. Similar reference numerals will be used throughout for similar elements, and the term “and / or” includes any one or more combinations of related items.
다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다. 이들 용어들은 단지 다른 요소로부터 하나의 요소를 구별하기 위하여 사용되는 것이다. 따라서, 하기에서 설명되는 제1 요소, 조성, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 제2 요소, 조성, 영역, 층 또는 부분으로 표현될 수 있을 것이다.Terms such as first, second, third, etc. may be used to describe various items such as various elements, compositions, regions, layers and / or parts, but the items are not limited by these terms. Will not. These terms are only used to distinguish one element from another. Accordingly, the first element, composition, region, layer or portion described below may be represented by the second element, composition, region, layer or portion without departing from the scope of the invention.
공간적으로 상대적인 용어들, 예를 들면, "하부" 또는 "바닥" 그리고 "상부" 또는 "맨위" 등의 용어들은 도면들에 설명된 바와 같이 다른 요소들에 대하여 한 요소의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면에 도시된 방위에 더하여 장치의 다른 방위들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도면들 중 하나에서 장치가 방향이 바뀐다면, 다른 요소들의 하부 쪽에 있는 것으로 설명된 요소들이 상기 다른 요소들의 상부 쪽에 있는 것으로 맞추어질 것이다. 따라서, "하부"라는 전형적인 용어는 도면의 특정 방위에 대하여 "하부" 및 "상부" 방위 모두를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 도면들 중 하나에서 장치가 방향이 바뀐다면, 다른 요소들의 "아래" 또는 "밑"으로서 설명된 요소들은 상기 다른 요소들의 "위"로 맞추어질 것이다. 따라서, "아래" 또는 "밑"이란 전형적인 용어는 "아래"와 "위"의 방위 모두를 포함할 수 있다.Spatially relative terms such as "bottom" or "bottom" and "top" or "top" may be used to describe the relationship of one element to other elements as described in the figures. Can be. Relative terms may include other orientations of the device in addition to the orientation shown in the figures. For example, if the device is reversed in one of the figures, the elements described as being on the lower side of the other elements will be tailored to being on the upper side of the other elements. Thus, the typical term "bottom" may include both "bottom" and "top" orientations for a particular orientation in the figures. Similarly, if the device is reversed in one of the figures, the elements described as "below" or "below" of the other elements will be fitted "above" of the other elements. Thus, a typical term "below" or "below" may encompass both orientations of "below" and "above."
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 하기에서 사용된 바와 같이, 단수의 형태로 표시되는 것은 특별히 명확하게 지시되지 않는 이상 복수의 형태도 포함한다. 또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이란 용어가 사용되는 경우, 이는 언급된 형태들, 영역들, 완전체들, 단계들, 작용들, 요소들 및/또는 성분들의 존재를 특징짓는 것이며, 다른 하나 이상의 형태들, 영역들, 완전체들, 단계들, 작용들, 요소들, 성분들 및/또는 이들 그룹들의 추가를 배제하는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used below, what is shown in the singular also includes the plural unless specifically indicated otherwise. In addition, where the terms “comprises” and / or “comprising” are used, they are characterized by the presence of the forms, regions, integrals, steps, actions, elements and / or components mentioned. It is not intended to exclude the addition of one or more other forms, regions, integrals, steps, actions, elements, components, and / or groups.
달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.Unless defined otherwise, all terms including technical and scientific terms have the same meaning as would be understood by one of ordinary skill in the art having ordinary skill in the art. Such terms, such as those defined in conventional dictionaries, will be construed as having meanings consistent with their meanings in the context of the related art and description of the invention, and ideally or excessively intuitional unless otherwise specified. It will not be interpreted.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들인 단면 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화들은 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차들을 포함하는 것이다. 예를 들면, 평평한 것으로서 설명된 영역은 일반적으로 거칠기 및/또는 비선형적인 형태들을 가질 수 있다. 또한, 도해로서 설명된 뾰족한 모서리들은 둥글게 될 수도 있다. 따라서, 도면들에 설명된 영역들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.Embodiments of the invention are described with reference to cross-sectional illustrations that are schematic illustrations of ideal embodiments of the invention. Accordingly, changes from the shapes of the illustrations, such as changes in manufacturing methods and / or tolerances, are those that can be expected. Accordingly, embodiments of the present invention are not to be described as limited to the particular shapes of the areas described as the illustrations but to include deviations in the shapes. For example, a region described as flat may generally have roughness and / or nonlinear shapes. Also, the sharp edges described as illustrations may be rounded. Accordingly, the regions described in the figures are entirely schematic and their shapes are not intended to describe the precise shape of the regions nor are they intended to limit the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융된 솔더의 주입을 위한 노즐 조립체와 이를 포함하는 용융된 솔더 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a nozzle assembly for injecting molten solder and a molten solder injecting apparatus including the same according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 용융된 솔더의 주입 장치(100)는 용융된 솔더(2)의 주입 공정이 수행되는 프로세스 챔버(102)를 포함할 수 있다. 상기 프로세스 챔버(102)는 밀폐된 공간을 제공하며, 상기 프로세스 챔버(102) 내에는 표면 부위에 다수의 캐버티들(6; 도 4 참조)이 형성된 템플릿(4)을 지지하는 척(104)이 배치될 수 있다. 상기 템플릿(4)은 상기 척(104) 상에서 진공압 또는 정전기력에 의해 고정될 수 있다. 또한, 이와 다르게 상기 템플릿(4)은 상기 척(104) 상에서 다수의 클램프들(미도시) 또는 홀더에 의해 고정될 수도 있다.Referring to FIG. 1, the
상기 프로세스 챔버(102) 내에는 용융된 솔더(2)를 제공하기 위한 노즐 조립체(10)가 배치될 수 있다. 그러나, 이와 다르게, 상기 노즐 조립체(10)는 상기 프로세스 챔버(102)의 상부 패널을 통해 상방으로 연장할 수도 있다. 상기 노즐 조립체(10)는 상기 척(104)에 의해 고정된 템플릿(4)의 상부 표면과 면 접촉할 수 있으며, 상기 템플릿(4)과 접촉된 상태에서 상기 템플릿(4)과 상기 노즐 조립체(10) 사이에서 상대적인 미끄럼 운동이 발생될 수 있다. 상기 상대적인 미끄럼 운동은 상기 캐버티들(6)에 용융된 솔더를 순차적으로 주입하기 위하여 제공될 수 있다.A
상기 용융된 솔더(2)는 주석(Sn), 은(Ag), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 인 듐(In), 등을 포함할 수 있으며, 이들은 단독 또는 조합의 형태로 사용될 수 있다.The
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 템플릿과 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 사시도들이다.2 and 3 are schematic perspective views illustrating the template and nozzle assembly shown in FIG. 1.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 템플릿(4)은 평탄한 상부 표면을 가질 수 있으며, 상기 캐버티들(6)은 상기 템플릿(4)의 상부 표면 부위에 형성될 수 있다. 또한, 상기 템플릿(4)은 반도체 웨이퍼와 유사한 형태를 갖는 몰드 영역(4a)과 상기 몰드 영역(4a)을 감싸는 주변 영역(4b)을 가질 수 있으며, 상기 캐버티들(6)은 상기 몰드 영역(4a) 내에 배치될 수 있다.2 and 3, the
상기 노즐 조립체(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 몰드 영역(4a)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 노즐 조립체(10)와 상기 템플릿(4) 사이에서 한 번의 상대적인 미끄럼 운동에 의해 모든 캐버티들(6)에 용융된 솔더를 주입할 수 있다. 그러나, 이와 다르게, 상기 노즐 조립체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 몰드 영역(4a)보다 작은 폭을 가질 수도 있으며, 이 경우 모든 캐버티들(6)에 용융된 솔더를 주입하기 위하여 상기 노즐 조립체(10)와 상기 템플릿(4) 사이에는 여러 번의 상대적인 미끄럼 운동이 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 노즐 조립체(10)는 상기 템플릿(4) 사이에서 지그재그 형태로 이동될 수 있다.The
도 4 내지 도 6은 도 1에 도시된 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.4 to 6 are schematic cross-sectional views for describing the nozzle assembly shown in FIG. 1.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 노즐 조립체(10)는 솔더 물질을 수용하기 위한 내부 공간을 갖고 상기 솔더 물질을 용융시키기 위한 노즐 히터(12)와 연결되는 가열 용기(14)와, 상기 가열 용기(14)의 하부에 연결된 노즐(20)과, 상기 노즐(20) 내에 배치되어 상기 노즐(20)을 개폐하기 위한 밸브(30)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐 히터(12)로는 전기 저항 열선이 사용될 수 있으며, 상기 전기 저항 열선은 도시된 바와 같이 상기 가열 용기(14)의 외부에 배치될 수도 있으며, 이와 다르게 상기 가열 용기(14)에 내장될 수도 있다.4 to 6, the
상기 노즐(20)은 상기 캐버티들(6)이 형성된 상기 템플릿(4)의 상부 표면과 면 접촉하도록 형성된 평탄한 하부 표면을 가질 수 있으며, 상기 가열 용기(14)에 의해 용융된 솔더(2)를 상기 캐버티들(6)에 주입하기 위하여 구비될 수 있다.The
상기 노즐(20)은 상기 밸브(30)를 내장하기 위한 내부 공간(22)과 상기 가열 용기(14)와 상기 내부 공간(22)을 연결하는 입구(24) 및 상기 노즐 히터(12)에 의해 용융된 솔더(2)를 상기 캐버티들(6)에 주입하기 위하여 상기 평탄한 하부 표면 부위를 통해 형성된 출구(26)를 가질 수 있다. 특히, 상기 노즐(20)은 상기 평탄한 하부 표면과 평행한 방향, 예를 들면, 수평 방향으로 연장할 수 있으며, 상기 노즐(20)의 내부 공간(22)은 상기 노즐(20) 내에서 상기 노즐(20)의 연장 방향을 따라 연장하는 실린더 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 입구(24)와 출구(26)는 상기 노즐(20)의 내부 공간(24)을 따라 연장하는 슬릿 형태를 각각 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐(20)은 상기 상대적인 미끄럼 운동에 수직하는 방향으로 연장할 수 있다.The
상기 가열 용기(14)의 하부에는 상기 노즐 히터(12)에 의해 용융된 솔더(2) 를 노즐(20)로 제공하기 위한 개구(16)가 구비될 수 있으며, 상기 노즐(20)의 입구(24)는 상기 개구(16)와 연결될 수 있다.An
도 7은 도 4 내지 도 6에 도시된 밸브를 설명하기 위한 사시도이다.FIG. 7 is a perspective view illustrating the valve illustrated in FIGS. 4 to 6.
도 7을 참조하면, 상기 밸브(30)는 상기 노즐(20)의 내부 공간(22)과 대응하는 실린더 형상을 가질 수 있으며, 중심축을 따라 연장하며 상기 중심축에 수직하는 방향으로 형성된 유로(32)를 가질 수 있다. 그러나, 상기 유로(32)의 형태는 상기 가열 용기(14)와 노즐(20)의 연결 관계에 따라 변화될 수 있다.Referring to FIG. 7, the
또한, 상기와는 다르게, 상기 밸브(30)는 원통 형태를 가질 수도 있다. 이 경우, 상기 밸브(30)는 상기 노즐(20)의 입구(24) 및 출구(26)와 대응하며 상기 유로(32)로서 기능하는 입구와 출구를 가질 수 있다.In addition, unlike the above, the
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 노즐(20)의 양측 단부들에는 상기 노즐(20)의 내부 공간(22)을 한정하는 커버 플레이트들(28)이 각각 배치될 수 있으며, 상기 밸브(30)의 양측 단부들에는 상기 커버 플레이트들(28)을 통해 연장하는 지지축들(34)이 각각 구비될 수 있다.6 and 7,
상기 밸브(30)는 상기 노즐(20)의 내부 공간(22)에서 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 회전 가능하며, 회전에 의해 상기 노즐(20)을 개폐할 수 있다. 상기 밸브(30)의 회전은 상기 커버 플레이트들(28) 중 하나에 장착되는 밸브 구동부(40)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 밸브 구동부(40)는 상기 지지축들(34) 중 하나와 연결되는 모터를 포함할 수 있다.The
또한, 상기 밸브(30)의 양측 단부들의 원주 부위들에는 각각 그루브(36)가 형성될 수 있으며, 상기 그루브들(36) 내에는 상기 용융된 솔더(2)의 누설을 방지하기 위한 밀봉 부재들(38), 예를 들면, 오링들이 각각 장착될 수 있다.In addition,
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 실린더형 밸브(30)와 노즐(20) 및 밸브(30)를 회전시키기 위한 밸브 구동부(40) 등이 설명되어 있으나, 이들의 구성은 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 실린더 형태의 밸브(30)를 대신하여 구형 밸브와 구형 내부 공간을 갖는 노즐이 사용될 수도 있다. 또한, 상기 밸브 구동부(40)는 상기 모터를 대신하여 유압 또는 공압 실린더와 링크 기구, 랙과 피니언 등을 이용하여 구성될 수도 있다.According to one embodiment of the present invention as described above, the
상기 밸브(30)는 상기 템플릿(4)의 캐버티들(6)에 용융된 솔더(2)를 주입한 후 상기 밸브 구동부(40)에 의해 닫힐 수 있다. 따라서, 상기 용융된 솔더(2)의 주입 공정이 완료된 후 상기 템플릿(4)이 상기 챔버(102) 외부로 반출되는 경우 상기 노즐(20)로부터 상기 용융된 솔더(2)가 누설되지 않을 수 있다. 상기 노즐(20)이 닫힌 후 상기 노즐(20)의 출구(26) 내에는 미량의 용융된 솔더(2a)가 잔류할 수 있으나, 용융된 솔더(2)의 표면 장력에 의해 상기 잔류된 솔더(2a)가 아래로 떨어지지 않을 수 있다.The
상술한 바와 같이 용융된 솔더(2)의 주입 공정의 단계들에 대응하여 상기 노즐(20)을 개폐할 수 있으므로, 상기 용융된 솔더(2)의 누설에 의한 챔버(102) 내부 오염을 방지할 수 있으며, 또한 상기 용융된 솔더(2)의 누설을 방지하기 위하여 상기 가열 용기(14) 및 상기 노즐(20)의 온도를 조절할 필요가 없으므로 상기 용융된 솔더(2)의 주입 공정에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있다.As described above, the
다시 도 1을 참조하면, 상기 용융된 솔더 주입 장치(100)는 상기 노즐 조립체(10)와 상기 척(104)에 의해 지지된 템플릿(4) 사이에서 상대적인 미끄럼 운동을 발생시키기 위한 미끄럼 구동부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 미끄럼 구동부는 상기 노즐(20)의 하부 표면 부위가 상기 템플릿(4)의 표면 부위에 접촉되도록 상기 노즐 조립체(10)를 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부(120)와, 상기 템플릿(4)에 접촉된 노즐(20)로부터 상기 용융된 솔더(2)가 상기 캐버티들(6)에 순차적으로 주입되도록 상기 노즐 조립체(10)와 상기 템플릿(4) 사이에서 상대적인 미끄럼 운동을 발생시키기 위하여 상기 척(104)을 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부(122)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 미끄럼 구동부는 유압 또는 공압 실린더, 모터, 선형 모터, 선형 운동 가이드, 등과 같은 일반적인 기계 부품들을 이용하여 구성될 수 있다.Referring again to FIG. 1, the molten
그러나, 상기와는 다르게, 상기 미끄럼 구동부는 상기 노즐 조립체(10)를 수직 및 수평 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되거나, 상기 척(104)을 수직 및 수평 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성될 수도 있다. 또한, 상기 미끄럼 구동부는 상기 척(104)을 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부와, 상기 노즐 조립체(10)를 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부를 포함할 수도 있다.However, unlike the above, the sliding drive may be configured to move the
성기 척(104)은 척 히터(114)와 연결될 수 있으며, 상기 척 히터(114)는 상기 템플릿(4)의 온도를 조절하기 위하여 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 척 히터(114)는 상기 척(104)에 내장될 수 있으며, 전기 저항 열선을 포함할 수 있다.The
특히, 상기 척 히터(114)는 상기 척(104)에 의해 고정된 템플릿(4)의 온도를 상기 솔더의 용융점보다 낮은 온도로 유지시키기 위하여 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 척 히터(114)는 상기 템플릿(4)의 온도를 상기 솔더의 용융점보다 약 1℃ 내지 10℃ 정도 낮은 온도로 유지시킬 수 있다. 이때, 상기 템플릿(4)의 온도가 과도하게 낮은 경우 상기 노즐(20)의 온도가 저하되어 상기 노즐(20) 내에서 솔더가 응고될 수 있으며, 상기 템플릿(4)의 온도가 상기 솔더의 용융점보다 높은 경우 상기 캐버티들(6)에 주입된 솔더(2b)가 응고되지 않을 수 있다.In particular, the
상기 노즐 조립체(10) 내의 용융된 솔더(2)는 상기 가열 용기(14) 내부의 압력과 상기 챔버(102) 내부의 압력 사이의 차압에 의해 상기 캐버티들(6)에 주입될 수 있다. 예를 들면, 상기 가열 용기(14) 내부의 압력이 대기압 또는 대기압보다 높은 압력으로 유지되며, 상기 챔버(102) 내부의 압력이 대기압보다 낮은 압력으로 유지되는 경우, 상기 캐버티들(6)의 내부 압력은 상기 챔버(102)의 내부 압력과 동일하므로 상기 차압에 의해 상기 가열 용기(14) 내의 용융된 솔더(2)가 상기 캐버티들(6) 내에 주입될 수 있다.The
상기 용융된 솔더 주입 장치(100)는 상기 차압을 일정하기 유지시키고 상기 상대적인 미끄럼 운동을 제어하기 위하여 솔더 주입 공정을 제어하기 위한 공정 제어부(130)를 포함할 수 있다.The molten
도 8은 도 1에 도시된 공정 제어부를 설명하기 위한 개략도이다.FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the process control unit illustrated in FIG. 1.
도 3을 참조하면, 상기 공정 제어부(130)는 온도 조절부(140)와 압력 조절부(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
상기 온도 조절부(140)는 상기 가열 용기(14)에 연결된 제1 온도 센서(142) 와 상기 척(104)에 연결된 제2 온도 센서(144) 및 상기 제1 및 제2 온도 센서들과 연결된 온도 제어부(146)를 포함할 수 있다. 상기 온도 제어부(146)는 상기 제1 및 제2 온도 센서들(142, 144)로부터 제공되는 온도 신호들에 기초하여 상기 가열 용기(14) 및 상기 척(104)의 온도를 제어하기 위한 제어 신호들을 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 노즐 히터(12) 및 척 히터(114)는 상기 온도 제어부(146)의 제어 신호들에 의해 제어될 수 있다.The
상기 압력 조절부(150)는 상기 프로세스 챔버(102) 내부의 압력을 측정하기 위한 제1 압력 센서(152)와, 상기 가열 용기(14) 내부의 압력을 측정하기 위한 제2 압력 센서(154)와, 상기 프로세스 챔버(102)의 내부 압력과 상기 가열 용기(14)의 내부 압력 사이의 차압에 따라 제어 신호들을 발생시키는 압력 제어부(156), 상기 압력 제어부(156)와 연결되어 상기 프로세스 챔버(102)와 상기 가열 용기(14) 내부로 불활성 가스를 제공하는 가스 제공부(160) 및 상기 프로세스 챔버(102)와 상기 가열 용기(14) 내부를 진공 배기시키는 진공 제공부(170)를 포함할 수 있다.The
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 압력 센서들(152, 154) 대신에 차압 센서가 사용될 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, a differential pressure sensor may be used instead of the first and
상기 가스 제공부(160)는 불활성 가스를 저장하는 가스 저장 용기(162)를 포함할 수 있으며, 상기 가스 저장 용기(162)는 가스 공급 라인들에 의해 상기 프로세스 챔버(102) 및 상기 가열 용기(14)와 연결될 수 있다. 각각의 가스 공급 라인들에는 온/오프 밸브(164)와 질량 유량 제어기(166)가 설치될 수 있으며, 상기 온/오프 밸브들(164)과 질량 유량 제어기들(166)에 의해 상기 프로세스 챔버(102) 및 가열 용기(14)로 각각 공급되는 불활성 가스의 유량들이 제어될 수 있다. 한편, 상기 불활성 가스로는 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 등이 사용될 수 있다. 따라서, 상기 가열 용기(14) 내부의 용융된 솔더(2) 및 상기 캐버티들(6)에 주입된 용융된 솔더(2b) 또는 응고된 솔더(2b)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.The
상기 진공 제공부(170)는 진공 펌프(172)와 버퍼 탱크(174)를 포함할 수 있으며, 상기 진공 펌프(172)는 제1 진공 라인에 의해 상기 버퍼 탱크(174)와 연결될 수 있으며, 상기 버퍼 탱크(174)는 제2 진공 라인들에 의해 상기 가열 용기(14) 및 상기 프로세스 챔버(102)와 연결될 수 있다. 각각의 제2 진공 라인들에는 온/오프 밸브(176)와 질량 유량 제어기(178)가 설치될 수 있다.The
상기 가스 제공부(160) 및 진공 제공부(170)의 온/오프 밸브들(164, 176)과 질량 유량 제어기들(166, 178)은 상기 압력 제어부(156)와 연결되며, 상기 압력 제어부(156)의 제어 신호들에 의해 각각 제어될 수 있다.The on / off
상기 프로세스 챔버(102)의 내부 압력은 상기 압력 제어부(156)에 의해 상기 가열 용기(14)의 내부 압력보다 낮게 유지될 수 있다. 예를 들면, 상기 프로세스 챔버(102) 내부의 압력은 대기압보다 낮게 유지될 수 있으며, 상기 가열 용기(14) 내부의 압력은 대기압 또는 대기압보다 높게 유지될 수 있다.The internal pressure of the
결과적으로, 상기 가열 용기(14) 내부의 용융된 솔더(2)는 상기 프로세스 챔버(102)와 상기 가열 용기(14) 사이의 차압 및 상기 템플릿(4)과 상기 노즐(200) 사이의 상대적인 미끄러짐 운동에 의해 상기 템플릿(4)의 캐버티들(6)에 순차적으 로 주입될 수 있다.As a result, the
다시 도 1을 참조하면, 상기 프로세스 챔버(102)는 상기 템플릿(4)의 반입 및 반출을 위한 게이트 도어(106)를 가질 수 있다. 상기 게이트 도어(106)를 통해 상기 프로세스 챔버(102) 내부로 반입된 템플릿(4)은 상기 척(104)에 의해 지지될 수 있다.Referring back to FIG. 1, the
도시되지는 않았으나, 상기 용융된 솔더의 주입 장치(100)는 상기 템플릿(4)의 로딩 및 언로딩을 위한 리프팅 유닛을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 리프팅 유닛은 상기 척(104)을 통해 수직 방향으로 이동 가능하도록 배치되는 다수의 리프트 핀들과 상기 리프트 핀들에 구동력을 제공하는 구동부를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 리프팅 유닛의 구성은 다양하게 변경될 수 있으며, 본 발명의 범위는 상기 리프팅 유닛의 구성에 의해 한정되지는 않을 것이다.Although not shown, the molten
또한, 도시된 바에 의하면, 상기 게이트 도어(106)가 상기 프로세스 챔버(102)의 상부 패널에 구비되고 있으나, 이와 다르게 상기 게이트 도어(106)는 상기 프로세스 챔버(102)의 측벽에 구비될 수도 있다.In addition, although the
이어서, 상기 용융된 솔더 주입 장치(100)를 이용하여 템플릿(4)의 캐버티들(6)에 용융된 솔더(2)를 주입하는 방법이 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.Next, a method of injecting the
먼저, 다수의 캐버티들(6)이 형성된 표면 부위를 갖는 템플릿(4)이 프로세스 챔버(102)의 게이트 도어(106)를 통해 상기 프로세스 챔버(102) 내부로 반입된다. 상기 템플릿(4)은 리프팅 유닛에 의해 상기 프로세스 챔버(102) 내부의 척(104) 상 으로 로딩된다. 여기서, 상기 템플릿(4)은 외부의 트랜스퍼 모듈(미도시)에 의해 상기 프로세스 챔버(102) 내부로 반입될 수 있다.First, a
상기 템플릿(4)이 로딩된 후, 상기 프로세스 챔버(102) 내부는 대기압보다 낮은 압력으로 조절될 수 있다. 이때, 가스 제공부(160)는 상기 프로세스 챔버(102) 내부로 불활성 가스를 공급할 수 있으며, 상기 진공 제공부(170)는 상기 프로세스 챔버(102) 내부의 가스를 진공 배기시킬 수 있다. 한편, 상기 가열 용기(14)는 노즐 히터(12)에 의해 상기 솔더의 용융점 이상의 온도로 가열되며, 이에 의해 상기 가열 용기(14) 내부에서 상기 솔더가 용융될 수 있다. 또한, 상기 가열 용기(14) 내부의 압력은 대기압 또는 대기압보다 높은 압력으로 유지될 수 있다. 이때, 상기 노즐(20)은 상기 밸브(30)에 의해 닫힌 상태이며, 이에 따라 상기 가열 용기(14) 내부의 용융된 솔더(2)가 누설되지 않을 수 있다.After the
한편, 상기 템플릿(4)은 척 히터(114)에 의해 상기 솔더의 용융점보다 낮은 온도로 가열될 수 있다. 특히, 상기 템플릿(4)은 상기 솔더의 용융점보다 약 1℃ 내지 약 10℃ 정도 낮은 온도, 예를 들면, 약 5℃ 정도 낮은 온도에서 유지될 수 있다.Meanwhile, the
상기 프로세스 챔버(102)의 내부 압력 조절이 완료된 후, 수평 구동부(122)는 상기 척(104)에 의해 지지된 템플릿(4)을 상기 노즐 조립체(10) 아래로 이동시키며, 이어서, 수직 구동부(120)는 상기 노즐(20)의 하부 표면이 상기 템플릿(4)의 주변 영역(4b)의 표면 부위에 면 접촉되도록 상기 노즐 조립체(10)를 하방으로 이동시킨다.After the internal pressure regulation of the
상기 노즐(20)의 하부 표면이 상기 템플릿(4)에 면 접촉된 후, 상기 노즐(20)이 개방되도록 상기 밸브(30)는 상기 밸브 구동부(40)에 의해 회전될 수 있다.After the lower surface of the
상기 수평 구동부(122)는 상기 노즐(20)과 템플릿(4) 사이에서 상대적인 미끄러짐 운동을 발생시키기 위하여 상기 척(104)을 수평 방향으로 이동시킨다. 이에 따라, 상기 용융된 솔더(2)가 상기 템플릿(4)의 캐버티들(6)에 순차적으로 주입될 수 있다. 여기서, 상기 용융된 솔더(2)가 상기 캐버티들(6)에 주입되는 동안 상기 가열 용기(14)의 내부 압력과 상기 챔버(102)의 내부 압력은 일정하게 유지될 수 있다.The
한편, 상기 캐버티들(6)에 주입된 상기 용융된 솔더(2)는 상기 노즐(20)과 상기 템플릿(4)의 온도 차이에 의해 응고될 수 있다.Meanwhile, the
상기 용융된 솔더(2)의 주입이 완료된 후, 상기 노즐(20)이 상기 템플릿(4)의 주변 영역(4b) 상에 위치되면 상기 밸브 구동부(40)는 상기 노즐(20)을 닫기 위하여 상기 밸브(30)를 회전시킬 수 있다. 계속해서, 상기 템플릿(4)이 상기 수평 구동부(122)에 의해 상기 노즐(20)로부터 분리될 수 있다. 이때, 상기 노즐(20)의 출구(26) 내에 미량의 용융된 솔더(2a)가 잔류할 수 있으나, 상기 잔류 솔더(2a)는 표면 장력에 의해 상기 노즐(20)의 출구(26) 내에서 지속적으로 잔류할 수 있다.After the injection of the
이어서, 상기 수직 구동부(120)는 상기 노즐 조립체(10)를 수직 상방으로 이동시킬 수 있으며, 상기 수평 구동부(122)는 상기 척(104)을 상기 게이트 도어(106)와 인접한 위치로 이동시킬 수 있다.Subsequently, the
계속해서, 상기 템플릿(4)은 상기 리프팅 유닛에 의해 상기 척(104)으로부터 언로딩되며, 상기 트랜스퍼 모듈에 의해 상기 프로세스 챔버(102)로부터 반출될 수 있다.Subsequently, the
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐(20)은 상기 밸브(30)에 의해 닫힐 수 있으므로 상기 노즐(20)을 통해 용융된 솔더(2)가 누설되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 템플릿(4)의 반입 및 반출을 위하여 상기 노즐(20)의 온도를 추가적으로 조절할 필요가 없으므로 용융된 솔더(2)의 주입에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다.According to one embodiment of the present invention as described above, the
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.9 is a schematic diagram illustrating a nozzle assembly according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 조립체(200)는 노즐 히터(212)와 연결된 가열 용기(214), 상기 가열 용기(214)와 연결된 노즐(220) 및 상기 노즐(220) 내에 배치되어 상기 노즐(220)을 개폐하기 위한 밸브(230)를 포함할 수 있다.9, a
상기 노즐 조립체(200)는 용융된 솔더(2)의 주입 공정을 수행하기 위한 프로세스 챔버(102)의 상부 패널(102a)을 통해 상방으로 연장할 수 있으며, 이에 따라 상기 가열 용기(214)의 상부는 상기 챔버(102)의 외부에 위치될 수 있다. 상기 가열 용기(214)의 상부에는 상기 가열 용기(214)의 내부 압력을 대기압으로 유지하기 위한 통풍구(216)가 형성되어 있으며, 상기 통풍구(216) 내에는 상기 가열 용기(214) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 필터(218)가 배치될 수 있 다. 이 경우, 상기 노즐 히터(212)는 도시된 바와 같이 상기 가열 용기(214)의 측벽에 내장될 수 있다.The
따라서, 상기 가열 용기(214)의 내부는 항상 일정하게 대기압으로 유지될 수 있다. 결과적으로, 상기 노즐 조립체(200)를 이용하여 용융된 솔더(2)를 템플릿(4)의 캐버티들(6) 내에 주입하는 경우, 상기 가열 용기(214) 내부의 압력을 제어할 필요가 없으므로 압력 제어부의 구성이 보다 간단해질 수 있으며, 상기 노즐 조립체(200)를 포함하는 용융된 솔더 주입 장치의 제조 비용이 절감될 수 있다.Thus, the interior of the
한편, 상기와 같은 노즐 조립체(200)를 사용하는 경우, 미끄럼 구동부는 템플릿(4)을 지지하는 척(104)과 상기 노즐 조립체(200) 사이에서 상대적인 미끄럼 운동을 발생시키기 위하여 상기 척(104)을 수직 및 수평 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다.On the other hand, in the case of using the
한편, 상기에서 언급된 요소들에 대한 추가적인 상세 설명은 도 1 내지 도 8을 참조하여 기 설명된 바와 유사하므로 생략하기로 한다.Meanwhile, further detailed descriptions of the above-mentioned elements will be omitted since they are similar to those described above with reference to FIGS. 1 to 8.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.10 is a schematic diagram illustrating a nozzle assembly according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노즐 조립체(300)는 노즐 히터(312)와 연결된 가열 용기(314), 상기 가열 용기(314)와 연결된 노즐(320) 및 상기 노즐(320) 내에 배치되어 상기 노즐(320)을 개폐하기 위한 밸브(330)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, a
상기 노즐(320)은 수평 방향, 예를 들면, 템플릿(4)과 노즐 조립체(300) 사 이의 상대적인 미끄럼 운동 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장할 수 있으며, 실린더 형태의 내부 공간(322)과 입구(324) 및 출구(326)를 가질 수 있다. 또한, 상기 밸브(330)는 상기 실린더 형태의 내부 공간(322)에 대응하는 실린더 형태를 가질 수 있으며, 상기 노즐(320)의 입구(324)와 출구(326)를 연결하기 위한 유로(332)를 가질 수 있다.The
한편, 노즐(320)의 평탄한 하부 표면 부위에는 상기 출구(326)와 연결되며 상기 노즐(320)의 연장 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장하는 채널(328)이 형성될 수 있다. 상기 채널(328)은 상기 상대적인 미끄럼 운동에서 상기 노즐(320)의 전방으로 연장할 수 있으며, 상기 평탄한 하부 표면에 인접하는 노즐(320)의 측면 부위까지 연장할 수 있다. 즉, 상기 채널(328)은 상기 노즐(320) 아래에 위치된 템플릿(4)의 캐버티들(6)이 프로세스 챔버(102)의 내부와 연통하도록 형성될 수 있다.Meanwhile, a
결과적으로, 상기 노즐(320) 아래에 위치된, 특히 상기 채널(328) 아래에 위치된 템플릿(4)의 캐버티들(6)의 내부 압력은 상기 프로세스 챔버(102)의 내부 압력과 동일하게 될 수 있다. 즉, 상기 템플릿(4)의 캐버티들(6)의 내부 압력을 상기 가열 용기(314)보다 낮은 압력으로 유지되는 상기 프로세스 챔버(102)의 내부 압력과 동일하게 함으로써 상기 노즐(320)의 출구(326)를 통해 공급되는 용융된 솔더(2)가 상기 캐버티들(6) 내에 충분히 주입될 수 있다. 이때, 상기 가열 용기(314) 내부는 대기압 또는 대기압보다 높은 압력으로 유지될 수 있다.As a result, the internal pressure of the
한편, 상기에서 언급된 요소들에 대한 추가적인 상세 설명은 도 1 내지 도 8 을 참조하여 기 설명된 바와 유사하므로 생략하기로 한다.Meanwhile, further detailed descriptions of the above-mentioned elements will be omitted since they are similar to those described above with reference to FIGS. 1 to 8.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.11 is a schematic diagram illustrating a nozzle assembly according to another embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노즐 조립체(400)는 노즐 히터(412)와 연결된 가열 용기(414), 상기 가열 용기(414)와 연결된 노즐(420) 및 상기 노즐(420) 내에 배치되어 상기 노즐(420)을 개폐하기 위한 밸브(430)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, a
상기 노즐(420)은 수평 방향, 예를 들면, 템플릿(4)과 노즐 조립체(400) 사이의 상대적인 미끄럼 운동 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장할 수 있으며, 실린더 형태의 내부 공간(422)과 입구(424) 및 출구(426)를 가질 수 있다. 또한, 상기 밸브(430)는 상기 실린더 형태의 내부 공간(422)에 대응하는 실린더 형태를 가질 수 있으며, 상기 노즐(420)의 입구(424)와 출구(426)를 연결하기 위한 유로(432)를 가질 수 있다.The
한편, 노즐(420)의 평탄한 하부 표면 부위에는 상기 출구(426)와 연결되며 상기 노즐(420)의 연장 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장하는 채널(428)이 형성될 수 있다. 상기 채널(428)은 상기 상대적인 미끄럼 운동에 대하여 상기 노즐(420)의 전방으로 연장할 수 있다.Meanwhile, a
상기 채널(428)은 압력 조절부(450)와 연결될 수 있으며, 상기 압력 조절부(450)는 템플릿(4)의 캐버티들(6) 내에 용융된 솔더(2)를 주입하기 위하여 상기 채널 내부(428)의 압력을 상기 가열 용기(414)의 내부 압력보다 낮게 유지시킬 수 있다. 상세하게 도시되지는 않았으나, 상기 압력 조절부(450)는 상기 채널(428) 내부의 압력 뿐만 아니라 상기 가열 용기(414) 내부의 압력 및 프로세스 챔버(102) 내부의 압력을 함께 제어할 수 있다. 상기 압력 조절부(450)에 대한 세부적인 상세 설명은 도 8을 참조하여 기 설명된 바와 유사하므로 생략하기로 한다.The
상기 채널(428) 내부의 압력은 상기 프로세스 챔버(102) 내부의 압력과 동일하게 제어될 수 있다. 즉, 상기 채널(428)은 상기 노즐(420)의 하부 표면 아래에 위치되는 캐버티들(6)의 내부 압력을 목적하는 압력으로 정밀하게 조절하기 위하여 제공될 수 있다. 상기와 같이 상기 채널(428) 내부의 압력을 정밀하게 조절함으로써 상기 용융된 솔더(2)의 주입 공정 품질이 크게 향상될 수 있다.The pressure inside the
그러나, 상기와는 다르게, 상기 가열 용기(414)에는 도 9에 도시된 바와 같은 통풍구와 필터가 설치될 수 있다. 즉, 상기 가열 용기(414) 내부의 압력을 대기압으로 일정하게 유지시킴으로써 상기 압력 조절부(450)의 구성을 보다 간단하게 할 수도 있다.However, unlike the above, the
한편, 상기에서 언급된 요소들에 대한 추가적인 상세 설명은 도 1 내지 도 8을 참조하여 기 설명된 바와 유사하므로 생략하기로 한다.Meanwhile, further detailed descriptions of the above-mentioned elements will be omitted since they are similar to those described above with reference to FIGS. 1 to 8.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 템플릿의 캐버티들에 용융된 솔더를 주입하기 위한 노즐 조립체에서 노즐의 내부에는 상기 노즐을 개폐하기 위한 밸브가 배치될 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, in the nozzle assembly for injecting molten solder into the cavities of the template, a valve for opening and closing the nozzle may be disposed inside the nozzle.
따라서, 프로세스 챔버로 템플릿을 반입하고 처리된 템플릿을 반출하는 동안 상기 노즐을 통해 용융된 솔더가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 템플릿의 반입 및 반출 동안에 용융된 솔더가 누설되는 것을 방지하기 위하여 노즐의 온도를 조절할 필요가 없으므로 상기 용융된 솔더의 주입 공정에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다.Thus, it is possible to prevent the molten solder from leaking through the nozzle while bringing the template into the process chamber and bringing out the processed template. In addition, since it is not necessary to adjust the temperature of the nozzle to prevent the molten solder from leaking during the loading and unloading of the template, the time required for the injection process of the molten solder can be greatly shortened.
결과적으로, 상기 템플릿을 통해 형성된 솔더 범프들을 이용하여 제조되는 반도체 장치의 생산성이 크게 향상될 수 있다.As a result, the productivity of the semiconductor device manufactured using the solder bumps formed through the template can be greatly improved.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융된 솔더의 주입을 위한 노즐 조립체와 이를 포함하는 용융된 솔더 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a nozzle assembly for injecting molten solder and a molten solder injecting apparatus including the same according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 템플릿과 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 사시도들이다.2 and 3 are schematic perspective views illustrating the template and nozzle assembly shown in FIG. 1.
도 4 내지 도 6은 도 1에 도시된 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.4 to 6 are schematic cross-sectional views for describing the nozzle assembly shown in FIG. 1.
도 7은 도 4 내지 도 6에 도시된 밸브를 설명하기 위한 사시도이다.FIG. 7 is a perspective view illustrating the valve illustrated in FIGS. 4 to 6.
도 8은 도 1에 도시된 공정 제어부를 설명하기 위한 개략도이다.FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the process control unit illustrated in FIG. 1.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.9 is a schematic diagram illustrating a nozzle assembly according to another embodiment of the present invention.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 노즐 조립체들을 설명하기 위한 개략적인 구성도들이다.10 and 11 are schematic configuration diagrams for describing nozzle assemblies according to still other embodiments of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
2 : 용융된 솔더 4 : 템플릿2: molten solder 4: template
6 : 캐버티 10 : 노즐 조립체6: cavity 10: nozzle assembly
12 : 노즐 히터 14 : 가열 용기12: nozzle heater 14: heating vessel
20 : 노즐 22 : 실린더형 내부 공간20: nozzle 22: cylindrical inner space
24 : 입구 26 : 출구24: entrance 26: exit
28 : 커버 플레이트 30 : 밸브28: cover plate 30: valve
32 : 유로 34 : 지지축32: Euro 34: support shaft
36 : 그루브 38 : 밀봉 부재36
40 : 밸브 구동부 100 : 용융된 솔더 주입 장치40
102 : 프로세스 챔버 104 : 척102
106 : 게이트 도어 114 : 척 히터106: gate door 114: chuck heater
120 : 수직 구동부 122 : 수평 구동부120: vertical drive unit 122: horizontal drive unit
130 : 공정 제어부 140 : 온도 조절부130: process control unit 140: temperature control unit
150 : 압력 조절부150: pressure regulator
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090040014A KR20100121055A (en) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | Nozzle assemble for injecting melted solder into cavities of template and apparatus having the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090040014A KR20100121055A (en) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | Nozzle assemble for injecting melted solder into cavities of template and apparatus having the same |
Publications (1)
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KR20100121055A true KR20100121055A (en) | 2010-11-17 |
Family
ID=43406460
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020090040014A KR20100121055A (en) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | Nozzle assemble for injecting melted solder into cavities of template and apparatus having the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8740040B2 (en) * | 2012-07-31 | 2014-06-03 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Solder injection head |
-
2009
- 2009-05-08 KR KR1020090040014A patent/KR20100121055A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8740040B2 (en) * | 2012-07-31 | 2014-06-03 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Solder injection head |
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