KR20110016657A - 기판 수용 지그 및 이를 포함하는 범프 인쇄장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 범프 인쇄용 기판 수용 지그 및 이를 포함하는 범프 인쇄 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 범프 인쇄용 기판 수용 지그는 표면에 기판이 안착되는 소정 깊이의 그루브를 가지는 것으로, 상기 그루브는 수평부 및 상기 수평부의 서로 대향하는 에지부로부터 수직 방향으로 연장 형성된 수직부로 정의된다.
본 발명에 따른 범프 인쇄용 기판 수용 지그는 상기 수평부에 의하여 솔더 페이스트가 범프 인쇄 장치의 에어 노즐까지 새는 것을 방지하고, 상기 수평부에 기판이 안착되어 기판 수용 지그가 들끄지 않아 기판 수용 지그의 찢어짐이 방지된다. 이에 따라 반복적인 인쇄가 가능하다.
솔더 범프, 기판 수용 지그, 범프 인쇄 장치.

Description

기판 수용 지그 및 이를 포함하는 범프 인쇄장치{Gig for receiving substrate and bump printing apparatus comprising the same}
본 발명은 기판 수용 지그 및 이를 포함하는 범프 인쇄 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반복적인 인쇄가 가능하며 기판의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판 수용 지그 및 이를 포함하는 범프 인쇄 장치에 관한 것이다.
일반적으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)이나 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package; WLP) 등과 같은 외부 기판(Substrate)에 칩을 연결하는 방법에는 와이어 본딩 방법(Wire Bonding Method), 자동 테이프 본딩 방법(Tape Automatted Bonding Method; TAB), 플립 칩 방법(Flip Chip Method) 등이 사용된다.
이 중 플립 칩 방법은 전기접속의 경로(Electron Pathway)가 짧아 속도와 파워를 향상시킬 수 있고 단위 면적당 패드의 수를 증가시킬 수 있는 장점 때문에 우수한 전기적 특성을 필요로 하는 슈퍼컴퓨터에서 휴대용 전자 제품들까지 넓은 응용분야에서 이용되고 있다.
플립 칩 방법은 칩과 외부 기판의 양호한 본딩을 위해 웨이퍼(Wafer)에 솔더 범프를 형성하는데 이러한 솔더 범프의 제작 기술은 양호한 전도성과 균일한 높이를 가지며 미세 피치(Fine Pitch)를 갖는 솔더 범프를 형성하는 방법으로 발달해 왔다.
솔더 범프 형성 기술은 범핑되는 물질에 따라 솔더 범프의 특성 및 그 응용 범위가 결정되는데, 대표적인 솔더 범프 형성 기술로는 용융 땝납에 패드 전극을 접촉시키는 용융 땝납 방법, 패드 전극 상에 솔더 페이스트(Solder Paste)를 스크린 인쇄한 후 리플로우(Reflow)하는 스크린 인쇄법(Screen print), 패드 전극 상에 솔더 볼(Solder Ball)을 탑재해 리플로우하는 솔더 볼 법, 패드 전극에 땝납 도금을 실시하는 도금법등이 있다.
스크린 인쇄법은 공정이 간단하고, 제조 비용이 저렴하며, 원하는 금속 성분을 가진 범프를 형성할 수 있다는 점에서 솔더 범프의 형성 방법으로 가장 많이 사용되고 있다. 이러한 스크린 인쇄법은 도전성 패드를 노출하는 기판의 상면으로 스퀴지를 이용하여 솔더 페이스트를 압착 이동시켜, 도전성 패드 상에 솔더 페이스트를 인쇄한다. 그러나, 현재 존재하는 설비는 기판을 수용하는 인쇄 지그와 기판의 경계 부위에 틈이 발생하고, 상기 틈을 통하여 솔더 잔사가 발생한다. 또한 인쇄 지그의 찢어짐으로 인하여 양산성이 떨어진다.
이러한 솔더 범프의 인쇄성이 저하되어 기판의 제품 불량 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 양산성 있는 인쇄 방식을 확보할 수 있는 범프 인쇄용 지그 및 이를 포함하는 범프 인쇄 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시형태는 표면에 기판이 안착되는 소정 깊이의 그루브를 가지는 것으로, 상기 그루브는 수평부 및 상기 수평부의 서로 대향하는 에지부로부터 수직 방향으로 연장 형성된 수직부로 정의되는 인쇄용 기판 수용 지그를 제공한다.
상기 수평부에는 수직방향으로 형성된 복수의 관통 홀이 구비될 수 있고, 상기 관통 홀은 상기 수직부로부터 소정의 간격을 두고 형성될 수 있다.
상기 수직부는 상기 수평부의 서로 대향하는 에지부로부터 형성된 두 쌍일 수 있다.
상기 수평부의 두께는 0.5mm이상일 수 있고, 상기 수직부의 두께는 상기 안착되는 기판의 두께와 동일할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 기판 수용 지그가 장착되는 지그 수용부를 가지며, 내부에 상기 기판 수용 지그가 밀착되도록 공기를 흡인하는 복수의 에어 노즐이 구비된 인쇄 테이블; 및 상기 지그 수용부에 장착되며, 표면에 기판이 안착되는 소정 깊이의 그루브를 가지는 것으로, 상기 그루브는 수평부 및 상기 수평부의 서로 대향하는 에지부로부터 수직 방향으로 연장 형성된 수직부로 정의되는 기판 수용 지그;를 포함하는 범프 인쇄장치를 제공한다.
상기 기판 수용 지그는 상기 수평부에 수직 방향으로 형성된 복수의 관통 홀이 구비될 수 있고, 상기 복수의 관통 홀은 상기 에어 노즐과 중첩되도록 장착될 수 있다.
상기 지그 수용부의 깊이는 상기 기판 수용 지그의 두께와 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 수용 지그는 단차가 형성되어 솔더 페이스트가 범프 인쇄 장치의 에어 노즐까지 새는 것을 방지하며, 기판 수용 지그의 들뜸이 방지된다.
이에 따라 기판 수용 지그의 교체 및 오염 제거 공정없이 반복적인 인쇄가 가능하다. 또한, 진공 흡착에 의하여 기판이 인쇄 테이블과 밀착되어 솔더 페이스트의 충진 밀도 및 정확도가 향상되어 솔더 범프의 불량 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라 기판의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 인쇄 장치를 개략적으로 나타내는 사시도 및 단면도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 범프 인쇄용 기판 수용 지그를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 범프 인쇄용 기판 수용 지그 및 기판이 인쇄 테이블에 안착된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 인쇄장치(100)는 인쇄 테이블(10) 및 기판 수용 지그(20)를 포함하여 구성된다.
인쇄 테이블(10)은 기판 수용 지그가 장착되는 지그 수용부(11)를 가지며, 내부에 상기 기판 수용 지그(20)가 밀착되도록 공기를 흡인하는 에어 노즐(12)이 구비되어 있다.
상기 인쇄 테이블(10)의 지그 수용부(11)는 도시된 바와 같이, 기판 수용 지그에 안착되는 기판(S)의 형상에 대응하는 사각형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
에어 노즐(12)은 인쇄 테이블 내부에 구비되는 것으로, 기판 수용 지그(20) 및 기판(S)이 인쇄 테이블의 지그 수용부(11)에 밀착되도록 에어를 흡인한다. 즉, 인쇄 테이블의 지그 수용부(11)에 장착되는 기판 수용 지그(20)의 관통 홀(h)을 통하여 기판(S)을 진공 흡착 방식으로 고정시킨다. 즉, 본 실시형태에 따른 범프 인쇄장치는 솔더 페이스트를 인쇄하는 과정에서는 에어 노즐(12)을 통하여 에어를 흡인하여 기판(S)을 확실하게 밀착되도록 하고, 인쇄가 완료되면, 에어 노즐(12)을 통한 에어 흡인을 멈추거나, 에어를 분사하여 기판(S)을 취출한다.
상기 에어 노즐(12)은 에어가 흐르도록 안내하는 도관(13)에 연결되고, 상기 도관(13)은 에어 펌프(14)와 연결될 수 있다. 상기 에어 펌프(14)는 에어 흡인과 에어 분사를 조절하는 제어부(15)와 연결될 수 있다.
상기 기판 수용 지그(20)는 기판(S)을 고정시키기 위한 것으로, 기판 수용 지그(20)는 인쇄 테이블(10)의 지그 수용부(11)에 장착되어 고정된다.
상기 기판 수용 지그(20)는 표면에 기판(S)이 안착되는 소정 깊이(b)의 그루브(21)를 가지는 것으로, 상기 그루브(21)는 수평부 및 상기 수평부의 서로 대향하는 에지부로부터 수직 방향으로 연장 형성된 수직부로 정의될 수 있다.
또한, 상기 수평부에는 수직방향으로 형성된 복수의 관통 홀(h)이 구비될 수 있고, 상기 복수의 관통 홀(h)은 상기 수직부와 소정의 간격을 두고 형성될 수 있다.
수평부에 구비된 복수 개의 관통 홀(h)을 통하여 인쇄 테이블(10)의 에어 노 줄(12)로부터 에어(air)가 흡인되는 경우 그루브(21)에 안착되는 기판(S)을 인쇄 테이블(10)에 밀착되게 한다.
상기 기판 수용 지그(20)의 관통 홀은 인쇄 테이블(10)의 에어 노즐(12)과 중첩되도록 장착되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 인쇄 테이블(10)의 기판 수용부(11)와 기판(S) 사이에는 실질적으로 진공 상태가 형성되어 스크린 인쇄 공정시 기판의 어긋남이 발생하지 않아 솔더 페이스트의 충진 밀도가 향상될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 수용 지그(20)를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 수용 지그를 개략적으로 나타내는 사시도다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판 수용 지그(20)는 표면에 기판이 안착되는 소정 깊이의 그루브(21)를 가지며, 상기 그루브(21)는 수평부(20a) 및 상기 수평부의 서로 대향하는 에지부로부터 수직 방향으로 연장 형성된 수직부(20b)로 정의될 수 있다.
즉, 기판 수용 지그(20)는 수평부(20a)와 수직부(20b)에 의하여 단차가 형성되어 있다.
도 2a는 상기 수평부(20a)의 서로 대향하는 에지부로부터 형성된 두 쌍의 수 직부(20b)를 포함한다. 즉, 수평부(20a)의 각 에지부로부터 수직방향으로 연장 형성된 4개의 수직부(20b)를 포함하는 것으로, 안착되는 기판(S)의 네 측면을 모두 감쌀 수 있는 구조이다.
도 2b는 상기 수평부(30a)의 서로 대향하는 에지부로부터 형성된 한 쌍의 수직부(30b)를 포함하는 구조이다. 즉, 수평부(30a)의 각 에지부로부터 수직방향으로 연장형성된 2개의 수직부(30b)를 포함하는 것으로, 안착되는 기판(S)의 대향하는 양 측면을 감쌀 수 있는 구조이다.
상기 2개의 수직부(30b)는 스퀴지의 진행 방향에 대하여 직교하는 방향으로 구비되는 것이 바람직하다.
기판 수용 지그(20)의 수평부(20a)의 두께(c)는 지지역학을 할 수 있는 정도이면 특별히 제한되지 않으나, 0.5mm 이상일 수 있다.
또한, 기판 수용 지그(20)의 수직부(20b)의 두께(b)는 안착되는 기판의 두께와 실질적으로 동일할 수 있다.
또한, 인쇄 테이블(10)의 지그 수용부(11)의 깊이(a)는 기판 수용 지그(20)의 두께(t)와 실질적으로 동일하다.
이에 따라, 인쇄 장치에 장착되는 기판 수용 지그 및 기판이 이루는 상면이 평면이 되어 인쇄 공정시 스퀴지의 이동이 원활하게 이루어지고, 일정한 압력을 유지할 수 있어 솔더 페이스트의 충진이 균일하게 이루어 질 수 있다.
일반적으로, 기판에 고압으로 스퀴징하기 때문에 기판과 기판 수용 지그 사이에 형성된 갭(gap)으로 솔더 페이스트가 일부 주입될 수 있고, 이러한 솔더 페이스트는 기판을 밀착하기 위한 인쇄 테이블의 에어 노즐에까지 샐 수 있다. 이러한 솔더 잔사에 의하여 인쇄 장치가 오염되며, 솔더 페이스트가 낭비되는 문제가 있다.
그러나, 본 실시형태에 따른 기판 수용 지그(20)는 수직부(20b)로부터 소정의 간격(d)을 두고 관통홀이 형성될 수 있고, 상기 소정의 간격(d) 상에 기판(S)이 안착되기 때문에 솔더 페이스트가 인쇄 테이블의 에어 노즐(12)까지 새는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 솔더 잔사에 의한 인쇄 장치의 오염을 방지할 수 있고, 오염 제거를 위한 추가적인 공정없이 반복적인 범프 인쇄공정을 수행할 수 있다.
또한, 종래에는 고압의 스퀴징 과정에서 기판과 기판 수용 지그의 경계 부위가 들뜨면서, 인쇄를 반복하는 경우, 기판 수용 지그가 찢어 지는 문제점이 있었다. 그러나, 본 실시형태에 따른 기판 수용 지그(20)는 수평부(20a)에 기판이 안착되어, 기판 수용 지그(20)가 들뜨는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 기판 수용 지그의 찢어짐 없이 반복적인 인쇄가 가능하다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 인쇄장치를 이용한 솔더 범프의 인쇄 공정을 설명한다.
인쇄 테이블(10)의 지그 수용부(11)에 기판 수용 지그(20)를 장착한다. 기판 수용 지그(20)에는 복수 개의 관통 홀(h)이 구비되어 있으며, 상기 관통 홀(h)은 인쇄 테이블(10)의 복수 개의 에어 노즐(12)이 서로 중첩되도록 장착된다.
다음으로, 솔더 범프를 인쇄하기 위한 기판(S)을 상기 기판 수용 지그(20)에 안착한다. 상기 기판(S)은 경성 및 연성 회로 기판을 포함하는 수지 재질의 인쇄회로 기판(PCB), 세라믹 기판 등 일반적인 기판이 모두 사용될 수 있다. 상기 기판은 솔더 범프가 인쇄될 도전성 패드(P)을 노출 하는 패턴 홀이 형성되어 있다. 상기 기판(S)에는 솔더 범프가 인쇄될 도전성 패드(P)만을 노출시키기 위한 수단이 구비될 수 있다. 상기 수단은 기판에 형성된 회로 패턴 중 범프가 형성될 도전성 패드를 선택적으로 개방할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 메탈 마스크, 드라이 필름 등을 사용할 수 있다.
복수 개의 에어 노즐(12)과 연결된 에어 펌프(14)를 작동시켜 기판 수용 지그(20)의 관통 홀(h)을 통하여 에어를 흡입하여 기판(S)을 상기 인쇄 테이블(10)에 진공 흡착하여 고정시킨다.
인쇄 테이블의 일 측면에서 타 측면으로 스퀴지(Q)를 이용하여 솔더 페이스트를 압착 이동 시키면, 솔더 페이스트가 기판(S)의 패턴 홀을 메우게 된다.
이때, 스퀴지에 의하여 이동되는 솔더 페이스트가 기판 수용 지그(20)와 기판(S)의 경계부위에 일부 주입되더라도 기판 수용 지그(20)의 수평부에 의하여 인 쇄 테이블(10)의 에어 노즐(12)까지 솔더 페이스트가 새는 것이 예방된다.
또한, 기판 수용 지그(20)의 수평부에 안착되는 기판(S)에 의하여 기판 수용지그의 들뜸이 방지되어, 기판 수용 지그가 찢어지지 않는다.
인쇄 공정이 완료되면, 에어 펌프(14)를 역으로 작동시켜 인쇄 테이블의 에어 노즐(12)을 통하여 에어를 분사하여 기판(S)을 취출한다.
이후, 솔더 페이스트를 리플로우하여 기판(S) 도전성 패드(P) 상에 솔더 범프를 형성한다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 인쇄 장치를 개략적으로 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 수용 지그를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 수용 지그를 개략적으로 나타내는 사시도다.
도 3은 범프 인쇄용 기판 수용 지그 및 기판이 인쇄 테이블에 안착된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 범프 인쇄 장치 10: 인쇄 테이블
11: 지그 수용부 12: 에어 노즐
20, 30: 기판 수용 지그 21: 그루브

Claims (10)

  1. 표면에 기판이 안착되는 소정 깊이의 그루브를 가지는 것으로, 상기 그루브는 수평부 및 상기 수평부의 서로 대향하는 에지부로부터 수직 방향으로 연장 형성된 수직부로 정의되는 범프 인쇄용 기판 수용 지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수평부에는 수직 방향으로 형성된 복수의 관통 홀이 구비된 것을 특징으로 하는 범프 인쇄용 기판 수용 지그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관통 홀은 상기 수직부로부터 소정의 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 범프 인쇄용 기판 수용 지그.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수직부는 상기 수평부의 서로 대향하는 에지부로부터 형성된 두 쌍인 것을 특징으로 하는 범프 인쇄용 기판 수용 지그.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수평부의 두께는 0.5mm이상인 것을 특징으로 하는 범프 인쇄용 기판 수용 지그.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수직부의 두께는 상기 안착되는 기판의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 범프 인쇄용 기판 수용 지그.
  7. 기판 수용 지그가 장착되는 지그 수용부를 가지며, 내부에 상기 기판 수용 지그가 밀착되도록 공기를 흡인하는 복수의 에어 노즐이 구비된 인쇄 테이블; 및
    상기 지그 수용부에 장착되며, 표면에 기판이 안착되는 소정 깊이의 그루브를 가지는 것으로, 상기 그루브는 수평부 및 상기 수평부의 서로 대향하는 에지부로부터 수직 방향으로 연장 형성된 수직부로 정의되는 기판 수용 지그;
    를 포함하는 범프 인쇄 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판 수용 지그는 상기 수평부에 수직방향으로 형성된 복수의 관통 홀이 구비된 것을 특징으로 하는 범프 인쇄 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 관통홀은 상기 에어 노즐과 중첩되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 범프 인쇄 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 지그 수용부의 깊이는 상기 기판 수용 지그의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 범프 인쇄 장치.
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