KR20110061705A - Nozzle assembly for injecting melted solder into cavities of a template and apparatus for injecting melted solder including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 템플릿의 캐버티들에 용융된 솔더를 주입하기 위한 노즐 조립체 및 이를 포함하는 솔더 주입 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 포함하는 솔더 주입 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a nozzle assembly for injecting molten solder into cavities of a template and a solder injection apparatus comprising 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 solder injection including the same Relates to a 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 있다 는 장점으로 인해 크게 주목받고 있다. 상기 C4NP 기술의 예는 미합중국 특허 제5,607,099호, 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 몰드 캐버티들 내에서 형성되며 상기 솔더 범프들은 웨이퍼 상에 형성된 범프 패드들 상에 리플로우 공정을 통해 전달될 수 있다. 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 technology, spherical solder bumps are formed in mold cavities of a template and the solder bumps can be transferred through a reflow process onto bump pads formed on a 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 리플로우 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 the substrate through a reflow process and an underfill process, whereby a flip chip may be manufactured.
상기 솔더 범프들을 형성하기 위하여 상기 템플릿의 몰드 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 mold 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(injection) 노즐은 평탄한 하부면을 가지며, 다수의 몰드 캐버티들이 형성된 템플릿 상에서 미끄럼 운동한다. 상기 인젝션 노즐의 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 노즐이 미끄럼 운동하는 동안 상기 진공압에 의해 상기 몰드 캐버티들 순차적으로 채워진다.The injection nozzle for injecting molten solder in the prior art has a flat bottom surface and slides on a template on which a plurality of mold cavities 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 nozzle. The molten solder is sequentially filled with the mold cavities by the vacuum pressure while the injection nozzle is sliding.
상기와 같은 솔더 주입 공정에서 상기 노즐의 온도를 조절하는데 많은 시간이 소요될 수 있다. 예를 들면, 상기 솔더 주입 공정이 완료된 후 상기 노즐을 상기 템플릿으로부터 분리시키는 경우 상기 인젝션 슬롯을 통하여 상기 용융된 솔더가 누설될 수 있으며, 이를 방지하기 위하여 상기 솔더의 온도를 상기 솔더의 용융점 이하로 조절할 수 있다. 결과적으로, 상기 솔더 주입 공정에 소요되는 시간이 증가될 수 있다. 또한, 상기 노즐과 템플릿 사이의 온도 차이에 의해 상기 몰드 캐버티들 내부로 주입된 솔더가 급격하게 응고될 수 있으며, 이에 따라 상기 몰드 캐버티들 내에 상기 용융된 솔더가 균일하게 주입되지 않을 수 있다.In the solder injection process as described above, it may take a long time to adjust the temperature of the nozzle. For example, when the nozzle is separated from the template after the solder injection process is completed, the molten solder may leak through the injection slot. In order to prevent this, the temperature of the solder is lower than the melting point of the solder. I can regulate it. As a result, the time required for the solder injection process can be increased. In addition, the solder injected into the mold cavities may rapidly solidify due to the temperature difference between the nozzle and the template, and thus the molten solder may not be uniformly injected into the mold cavities. .
본 발명의 일 목적은 상술한 바와 같은 솔더 주입 공정에서의 문제점들을 해결하기 위하여 개선된 노즐 조립체를 제공하는데 있다.One object of the present invention is to provide an improved nozzle assembly to solve the problems in the solder injection process as described above.
본 발명의 다른 목적은 상기 개선된 노즐 조립체를 포함하는 솔더 주입 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a solder injection device comprising the improved nozzle assembly.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 솔더 주입을 위한 노즐 조립체는 솔더 물질을 수용하기 위하여 상부가 개방된 내부 공간을 갖고 상기 솔더 물질을 용융시키기 위한 히터를 포함하는 바디와, 평탄한 하부면 및 상기 바디의 내부 공간과 상기 하부면 사이를 관통하며 템플릿의 표면에 형성된 몰드 캐버티들에 상기 히터에 의해 용융된 솔더를 주입하기 위한 슬릿을 갖는 노즐과, 상기 바디의 개방된 상부를 개폐하기 위한 도어를 포함할 수 있다.The nozzle assembly for solder injection in accordance with embodiments of the present invention for achieving the above object has a body having an inner space open to receive the solder material and a heater for melting the solder material; A nozzle having a flat lower surface and a slit for injecting molten solder by the heater into mold cavities penetrating between the inner space of the body and the lower surface and formed on the surface of the template, and an open upper portion of the body It may include a door for opening and closing the.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 도어와 상기 바디 사이에는 상기 내부 공간을 밀폐하기 위하여 밀봉 부재가 배치될 수 있다.According to embodiments of the present invention, a sealing member may be disposed between the door and the body to seal the internal space.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 도어는 도어 구동부에 의해 구동될 수 있다.According to embodiments of the present invention, the door may be driven by a door driver.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 바디는 상기 내부 공간을 외부와 연통시키는 공기 포트를 가질 수 있으며, 상기 공기 포트는 밸브에 의해 개폐될 수 있다. 상기 밸브는 상기 공기 포트를 개폐하기 위한 밸브 디스크 및 상기 밸브 디스크를 구동하기 위한 밸브 구동부를 포함할 수 있다.According to embodiments of the invention, the body may have an air port for communicating the internal space with the outside, the air port may be opened and closed by a valve. The valve may include a valve disc for opening and closing the air port and a valve driver for driving the valve disc.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 밸브는 상기 내부 공간으로부터 외부로 향하는 공기 흐름만을 허용하는 체크 밸브일 수 있다.According to embodiments of the present invention, the valve may be a check valve that allows only air flow from the inner space to the outside.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 노즐은 상기 슬릿과 연결되도록 상기 노즐의 하부면에 형성된 진공 채널 및 상기 진공 채널과 연결된 진공 포트를 가질 수 있으며, 상기 진공 포트는 상기 용융된 솔더를 상기 몰드 캐버티들에 주입하는 동안 상기 진공 채널 내부를 대기압보다 낮은 압력으로 유지시키기 위한 압력 조절부에 연결될 수 있다. 상기 진공 포트는 밸브에 의해 개폐될 수 있으며, 상기 밸브는 상기 진공 포트를 개폐하기 위한 밸브 디스크 및 상기 밸브 디스크를 구동하기 위한 밸브 구동부를 포함할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the nozzle may have a vacuum channel formed on a lower surface of the nozzle to be connected to the slit and a vacuum port connected to the vacuum channel, wherein the vacuum port is configured to mold the molten solder into the mold. It may be connected to a pressure regulator for maintaining the inside of the vacuum channel at a pressure lower than atmospheric pressure during injection into the cavities. The vacuum port may be opened and closed by a valve, and the valve may include a valve disc for opening and closing the vacuum port and a valve driver for driving the valve disc.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 노즐은 상기 진공 포트와 외부를 연결하는 공기 포트를 가질 수 있으며, 상기 공기 포트는 밸브에 의해 개폐될 수 있다.According to embodiments of the present invention, the nozzle may have an air port connecting the vacuum port and the outside, and the air port may be opened and closed by a valve.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 용융된 솔더는 상기 노즐과 상기 템플릿 사이의 상대적인 미끄럼 운동에 의해 상기 몰드 캐버티들에 주입될 수 있으며, 상기 노즐 조립체는 상기 상대적인 미끄럼 운동 방향에 대하여 전방에 위치되는 상기 노즐의 측면에 연결되며 상기 템플릿을 예열하기 위한 히팅 블록을 더 포함할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the molten solder may be injected into the mold cavities by a relative sliding motion between the nozzle and the template, the nozzle assembly being forward relative to the relative sliding direction of movement. It may further comprise a heating block connected to the side of the nozzle is located and for preheating the template.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 용융된 솔더는 상기 노즐과 상기 템플릿 사이의 상대적인 미끄럼 운동에 의해 상기 몰드 캐버티들에 주입될 수 있으며, 상기 노즐 조립체는 상기 상대적인 미끄럼 운동 방향에 대하여 후방에 위치되는 상기 노즐의 측면에 연결되며 상기 템플릿을 냉각시키기 위한 냉각 블록을 더 포함할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the molten solder may be injected into the mold cavities by a relative sliding motion between the nozzle and the template, and the nozzle assembly may be rearward with respect to the relative sliding direction. It may further comprise a cooling block connected to the side of the nozzle located and for cooling the template.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 노즐과 상기 히팅 블록 및 상기 냉각 블록 사이에는 각각 단열 부재가 배치될 수 있다.According to embodiments of the present invention, an insulating member may be disposed between the nozzle, the heating block, and the cooling block, respectively.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 솔더 주입 장치는 다수의 몰드 캐버티들이 표면에 형성된 템플릿을 지지하는 척과, 상기 척의 상부에 배치되며 상기 몰드 캐버티들 내에 용융된 솔더를 주입하기 위한 노즐 조립체와, 상기 용융된 솔더를 상기 몰드 캐버티들에 주입하기 위하여 상기 노즐 조립체와 상기 템플릿을 서로 접촉시키고 상기 접촉된 노즐 조립체와 템플릿 사이에서 상대적인 미끄럼 운동을 제공하는 구동부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 노즐 조립체는 솔더 물질을 수용하기 위하여 상부가 개방된 내부 공간을 갖고 상기 솔더 물질을 용융시키기 위한 히터를 포함하는 바디와, 평탄한 하부면 및 상기 바디의 내부 공간과 상기 하부면 사이를 관통하며 상기 몰드 캐버티들에 상기 용융된 솔더를 주입하기 위한 슬릿을 갖는 노즐과, 상기 바디의 개방된 상부를 개폐하기 위한 도어를 포함할 수 있다.Solder injection apparatus according to embodiments of the present invention for achieving the above another object is a chuck for supporting a template formed on the surface of the plurality of mold cavities, and disposed on top of the chuck and molten solder in the mold cavities A nozzle assembly for injecting and a drive for contacting the nozzle assembly and the template with each other for injecting the molten solder into the mold cavities and providing a relative sliding motion between the contacted nozzle assembly and the template. Can be. Here, the nozzle assembly has a body having an internal space open at the top for accommodating the solder material, the body including a heater for melting the solder material, a flat lower surface and a space between the inner space of the body and the lower surface And a nozzle having a slit for injecting the molten solder into the mold cavities, and a door for opening and closing an open upper portion of the body.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 구동부는 상기 노즐 조립체와 상기 템플릿을 접촉시키기 위한 제1 구동부 및 상기 노즐 조립체와 상기 템플릿 사이에서 상대적인 미끄럼 운동을 제공하는 제2 구동부를 포함할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the driving unit may include a first driving unit for contacting the nozzle assembly and the template and a second driving unit providing a relative sliding motion between the nozzle assembly and the template.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 도어는 도어 구동부에 의해 구동될 수 있다. 상기 바디는 상기 내부 공간을 외부와 연통시키는 공기 포트를 가질 수 있으 며, 상기 공기 포트는 밸브에 의해 개폐될 수 있다. 상기 밸브는 상기 공기 포트를 개폐하기 위한 밸브 디스크 및 상기 밸브 디스크를 구동하기 위한 밸브 구동부를 포함할 수 있다. 상기 노즐 조립체는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 노즐 조립체로부터 상기 몰드 캐버티들로 상기 용융된 솔더를 주입하기 전에 상기 도어를 개방하여 상기 내부 공간의 압력을 대기압으로 형성하고, 상기 용융된 솔더의 주입이 완료된 후 상기 도어를 닫으며, 상기 도어를 닫은 후 상기 내부 공간의 압력을 대기압으로 형성하기 위하여 상기 공기 포트를 개방하며, 이어서 상기 내부 공간이 밀폐되도록 상기 공기 포트를 닫기 위하여 상기 도어 구동부와 상기 밸브 구동부의 동작을 제어할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the door may be driven by a door driver. The body may have an air port for communicating the internal space with the outside, and the air port may be opened and closed by a valve. The valve may include a valve disc for opening and closing the air port and a valve driver for driving the valve disc. The nozzle assembly may further include a controller, wherein the controller opens the door to form the pressure of the internal space at atmospheric pressure before injecting the molten solder from the nozzle assembly to the mold cavities, After the injection of the molten solder is completed, the door is closed, and after closing the door to open the air port to form the pressure of the internal space to atmospheric pressure, and then to close the air port so that the internal space is sealed An operation of the door driver and the valve driver may be controlled.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 솔더 주입 공정이 완료된 후 노즐 조립체를 템플릿으로부터 분리시키는 경우 상기 노즐 조립체의 내부 공간은 도어에 의해 밀폐될 수 있다. 따라서, 용융된 솔더가 상기 내부 공간으로부터 노즐의 슬릿을 통해 누설되는 것이 충분히 감소 또는 방지될 수 있다. 따라서, 상기 솔더 주입 공정에서 상기 노즐의 온도를 변화시킬 필요가 없으며, 이에 따라 상기 솔더 주입 공정에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, when the nozzle assembly is separated from the template after the solder injection process is completed, the internal space of the nozzle assembly may be closed by the door. Thus, leakage of molten solder through the slit of the nozzle from the inner space can be sufficiently reduced or prevented. Therefore, it is not necessary to change the temperature of the nozzle in the solder injection process, and thus the time required for the solder injection process can be greatly shortened.
또한, 상기 템플릿은 상기 노즐 조립체의 히팅 블록에 의해 상기 노즐의 온도에 근접하는 온도로 예열될 수 있으므로 상기 몰드 캐버티들에 상기 용융된 솔더가 보다 균일하게 주입될 수 있다. 따라서, 상기 몰드 캐버티들 내에서 형성되는 솔더 범프들의 크기가 보다 균일해질 수 있으며, 이에 따라 상기 솔더 범프들을 이 용하는 반도체 장치의 성능 및 품질이 크게 향상될 수 있다.In addition, since the template may be preheated to a temperature close to the temperature of the nozzle by the heating block of the nozzle assembly, the molten solder may be more uniformly injected into the mold cavities. Therefore, the size of the solder bumps formed in the mold cavities can be more uniform, and thus the performance and quality of the semiconductor device using the solder bumps can be greatly improved.
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 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 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.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, where one element is described as being directly disposed or connected on another element, there may be no other element between them. 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.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Also, unless stated 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 것이며, 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 invention are not to be described as limited to the particular shapes of the areas described as the illustrations, but include deviations in the shapes, and the areas described in the figures are entirely schematic and their shapes. Are not intended to describe the precise shape of the region nor are they intended to limit the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 주입을 위한 노즐 조립체를 포함하는 솔더 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 솔더 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.1 is a schematic side view illustrating a solder injection apparatus including a nozzle assembly for solder injection according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic front view illustrating the solder injection apparatus illustrated in FIG. 1. to be.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 주입 장치(100)는 반도체 장치의 제조 공정에서 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 반도체 장치들의 범프 패드들 상에 솔더 범프들을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 상기 솔더 주입 장치(100)는 상기 솔더 범프들을 형성하기 위한 템플릿(10)의 표면에 형성된 몰드 캐버티들(12; 도 3 참조)에 용융된 솔더를 주입하기 위하여 사용될 수 있다.1 and 2, a
상기 템플릿(10)의 몰드 캐버티들(12)에 주입된 후 응고된 솔더들은 후속하는 리플로우 공정을 통하여 구형의 솔더 범프들로 형성될 수 있으며, 이어서 상기 반도체 기판 상의 범프 패드들로 전달될 수 있다.After being injected into the
상기 솔더 주입 장치(100)는 상기 몰드 캐버티들(12)이 형성된 표면을 갖는 템플릿(10)을 지지하기 위한 척(110)과, 상기 척(110)의 상부에 배치되며 상기 몰드 캐버티들(12)에 용융된 솔더를 주입하기 위한 노즐 조립체(200)와, 상기 용융된 솔더를 상기 몰드 캐버티들(12)에 주입하기 위하여 상기 노즐 조립체(200)와 상기 템플릿(10)을 접촉시키고 상기 접촉된 노즐 조립체(200)와 템플릿(10) 사이에서 상대적인 미끄럼 운동을 제공하는 구동부를 포함할 수 있다.The
도시되지는 않았으나, 상기 솔더 주입 장치(100)는 상기 용융된 솔더의 주입 공정이 수행되는 프로세스 챔버(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 척(110)은 상기 프로세스 챔버 내에 배치될 수 있으며, 상기 템플릿(10)은 상기 척(110) 상에서 진공압 또는 정전기력에 의해 고정될 수 있다. 또한, 이와 다르게 상기 템플릿(10)은 상기 척(110) 상에서 다수의 클램프들(미도시) 또는 홀더에 의해 고정될 수도 있다.Although not shown, the
상기 노즐 조립체(200)는 상기 프로세스 챔버 내에서 상기 척(110)의 상부에 배치될 수 있으며, 상기 구동부에 의해 상기 템플릿(10)의 상부 표면과 면 접촉할 수 있다. 상기 노즐 조립체(200)는 상기 템플릿(10)과 접촉된 상태에서 상기 구동부에 의해 제공되는 상대적인 미끄럼 운동에 의해 상기 템플릿(10)의 몰드 캐버티들(12) 내에 상기 용융된 솔더를 순차적으로 주입할 수 있다. 상기 용융된 솔더는 주석(Sn), 은(Ag), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 인듐(In), 등을 포함할 수 있으며, 이들은 단독 또는 조합의 형태로 사용될 수 있다.The
도 3은 도 1에 도시된 템플릿을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.FIG. 3 is a schematic plan view for describing the template illustrated in FIG. 1.
도 3을 참조하면, 상기 템플릿(10)은 평탄한 상부 표면을 가질 수 있으며, 상기 몰드 캐버티들(12)은 상기 템플릿(10)의 상부 표면 부위에 형성될 수 있다. 또한, 상기 템플릿(10)은 반도체 기판과 유사한 형태를 갖는 몰드 영역(10A)과 상기 몰드 영역(10A)을 감싸는 주변 영역(10B)을 가질 수 있으며, 상기 캐버티들(12)은 상기 몰드 영역(10A) 내에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3, the
상기 노즐 조립체(200)는 상기 몰드 영역(10A)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 노즐 조립체(200)와 상기 템플릿(10) 사이에서 한 번의 상대적인 미끄럼 운동에 의해 모든 몰드 캐버티들(12)에 용융된 솔더를 주입할 수 있다. 그러나, 이와 다르게, 상기 노즐 조립체(200)는 상기 몰드 영역(10A)보다 작은 폭을 가질 수도 있으며, 이 경우 모든 몰드 캐버티들(12)에 용융된 솔더를 주입하기 위하여 상기 노즐 조립체(200)와 상기 템플릿(10) 사이에는 여러 번의 상대적인 미끄럼 운동이 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐 조립체(200)는 상기 템플릿(10) 상에서 지그재그 형태로 이동될 수 있다.The
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 구동부는 상기 노즐 조립체(200)와 상기 템플릿(10)을 서로 접촉시키기 위한 제1 구동부(120) 및 상기 노즐 조립체(200)와 상기 템플릿(10) 사이에서 상대적인 미끄럼 운동을 제공하기 위한 제2 구동부(130)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 구동부(120)는 상기 노즐 조립 체(200)와 연결되어 상기 노즐 조립체(200)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 제2 구동부(130)는 상기 척(110)과 연결되어 상기 척(110)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 구동부(120)로는 유압 또는 공압 실린더가 사용될 수 있으며, 상기 제2 구동부(130)로는 모터와 볼 스크루 및 볼 블록 등을 포함하는 단축 로봇이 사용될 수 있다.Referring again to FIGS. 1 and 2, the driving unit includes a
그러나, 상기와는 다르게, 상기 솔더 주입 장치(100)는 상기 노즐 조립체(200)를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부 또는 상기 척(110)을 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 솔더 주입 장치(100)는 상기 척(110)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 제1 구동부와 상기 노즐 조립체(200)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동부를 포함할 수도 있다. 상술한 바와 같이 상기 구동부의 구성은 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.However, unlike the above, the
도 4는 도 1에 도시된 솔더 주입을 위한 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view for describing a nozzle assembly for solder injection shown in FIG. 1.
도 4를 참조하면, 상기 노즐 조립체(200)는 솔더 물질을 수용하기 위한 내부 공간(212)을 갖고 상기 솔더 물질을 용융시키기 위한 바디(210)와 상기 바디(210)의 하부에 연결되며 상기 템플릿(10)의 상부 표면과 면 접촉하기 위하여 평탄한 하부면을 갖는 노즐(220)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
상기 노즐(220)은 상기 템플릿(10)의 몰드 캐버티들(12)에 상기 용융된 솔더를 주입하기 위하여 상기 바디(210)의 내부 공간(212)과 상기 평탄한 하부면 사이 를 관통하는 슬릿(222)을 가질 수 있다.The
상기 바디(210)와 노즐(220)은 상기 상대적인 미끄럼 운동 즉 상기 척(110)의 수평 이동 방향에 대하여 수직하는 다른 수평 방향으로 연장할 수 있으며, 상기 슬릿(222)은 상기 노즐(220)의 연장 방향을 따라 함께 연장할 수 있다. 따라서, 상기 척(110)의 수평 방향 이동에 의해 상기 슬릿(222)이 통과하는 영역 내의 몰드 캐버티들(12)에 순차적으로 용융된 솔더가 주입될 수 있다.The
상기 바디(210)의 내부 공간(212)에서 상기 솔더 물질이 용융될 수 있으며 상기 내부 공간(212)의 주위에는 상기 솔더 물질을 용융시키기 위한 히터(214)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 상기 히터(214)로는 전기저항열선이 사용될 수 있으며, 상기 전기저항열선은 상기 내부 공간(212)을 감싸도록 상기 바디(210)에 내장될 수 있다.The solder material may be melted in the
상기 내부 공간(212)은 상부가 개방될 수 있으며, 상기 개방된 상부는 도어(230)에 의해 개폐될 수 있다. 특히, 상기 도어(230)는 상기 솔더 주입 공정을 진행하기 위하여 개방될 수 있으며, 상기 솔더 주입 공정이 완료된 후 상기 용융된 솔더의 누설을 방지하기 위하여 닫힐 수 있다. 즉, 상기 솔더 주입 공정이 수행되는 동안에는 상기 도어(230)가 개방되어 상기 내부 공간(212) 내의 압력이 대기압으로 유지될 수 있으며, 이에 따라 상기 용융된 솔더가 상기 몰드 캐버티들(12)로 용이하게 주입될 수 있다. 상기 솔더 주입 공정이 완료된 후 상기 도어(230)는 상기 내부 공간(212)을 밀폐하기 위하여 닫힐 수 있으며, 상기 노즐 조립체(200)를 상기 템플릿(10)으로부터 분리시키는 경우 상기 용융된 솔더의 자중에 의해 상기 내부 공간(212)에서 음압이 생성될 수 있으며, 이에 따라 상기 슬릿(222)을 통한 상기 용융된 솔더의 누설이 충분히 감소 또는 방지될 수 있다.An upper portion of the
상기 도어(230)와 바디(210) 사이에는 상기 내부 공간(212)을 밀폐시키기 위한 밀봉 부재(232)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 도어(230)는 상기 내부 공간(212)으로 삽입될 수 있으며, 상기 도어(230)의 측면에는 상기 밀봉 부재(232), 예를 들면, 오링이 장착될 수 있는 그루브가 구비될 수 있다. 즉, 상기 그루브에 장착되는 오링에 의해 상기 내부 공간(212)이 밀폐될 수 있으며, 이에 따라 상기 슬릿(222)을 통한 상기 용융된 솔더의 누설이 충분히 감소 또는 방지될 수 있다.A sealing
상기 도어(230)는 상기 바디(210)의 일측에 구비되는 도어 구동부(234)에 의해 개폐될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 상기 도어 구동부(234)는 상기 도어(230)를 회전시킬 수 있는 모터를 포함할 수 있다. 그러나, 상기와 다르게, 상기 도어 구동부(234)는 상기 도어(230)를 수직 방향으로 이동시킬 수도 있으며, 이 경우 상기 도어 구동부(234)는 유압 또는 공압 실린더 또는 모터와 볼 스크루를 포함하는 단축 구동기를 포함할 수 있다.The
한편, 상기 바디(210)는 상기 내부 공간(212)을 외부와 연통시키는 공기 포트(216)를 가질 수 있으며, 상기 공기 포트(216)는 제1 밸브(240)에 의해 개폐될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 밸브(240)는 상기 공기 포트(216)를 개폐하기 위한 밸브 디스크(242)와 상기 밸브 디스크(242)를 구동하기 위한 밸브 구동부(244)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기 도어 구동부(234)와 상기 제1 밸브(240)의 밸브 구동부(244)의 동작은 제어부(250)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(250)는 상기 노즐 조립체(200)가 상기 템플릿(10)에 면 접촉된 후 상기 솔더 주입 공정을 수행하기 위하여 상기 도어(230)를 개방할 수 있으며, 상기 솔더 주입 공정이 완료된 후 상기 노즐 조립체(200)를 상기 템플릿(10)으로부터 분리시키기 위하여 상기 도어(230)를 닫을 수 있다.The operation of the
상기 도어(230)가 닫히는 경우 상기 내부 공간(212)의 압력은 상기 도어(230)가 닫힘에 따라 대기압보다 높아질 수 있으며, 상기 제어부(250)는 상기와 같이 도어(230)가 닫힌 상태에서 상기 내부 공간(212)의 압력을 대기압으로 형성하기 위하여 상기 공기 포트(216)를 개방할 수 있다. 이어서, 상기 내부 공간(212)의 압력이 대기압으로 형성된 후 상기 공기 포트(216)를 닫음으로써 상기 내부 공간(212)을 밀폐시킬 수 있다.When the
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 도어(230)는 상기 내부 공간(212)으로 솔더 물질을 공급하는 경우를 제외하고 항시 닫힌 상태로 유지될 수 있으며, 이 경우 상기 제어부(250)는 상기 솔더 주입 공정을 수행하기 위하여 상기 제1 밸브(240)의 밸브 구동부(244)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(250)는 상기 솔더 주입 공정을 수행하기 위하여 상기 공기 포트(216)를 개방할 수 있으며, 상기 노즐 조립체(200)를 상기 템플릿(10)으로부터 분리시키기 위하여 상기 공기 포트(216)를 닫을 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도시되지는 않았으나, 상기 공기 포트(216)에는 상기 제1 밸브(240)를 대신하여 상기 내부 공간(212)으로부터 외부로 향하는 공기 흐름만을 허용하는 체크 밸브(미도시)가 설치될 수도 있다. 즉, 상기 체크 밸브는 상기 도어(230)가 개방된 상태에서 상기 솔더 주입 공정이 수행되고, 상기 솔더 주입 공정이 완료된 후 상기 도어(230)가 닫히는 경우, 상기 내부 공간(212)의 압력을 대기압으로 형성하기 위하여 상기 내부 공간(212)으로부터 외부로 공기의 흐름을 허용할 수 있다. 그러나, 외부로부터 상기 내부 공간(212)으로의 공기 흐름은 상기 체크 밸브에 의해 차단되므로 상기 노즐 조립체(200)를 상기 템플릿(10)으로부터 분리시키는 경우 상기 슬릿(222)을 통해 상기 용융된 솔더가 누설되는 것이 충분히 감소 또는 방지될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, although not shown, the
다시 도 4를 참조하면, 상기 노즐(220)의 하부면에는 상기 슬릿(222)과 연결되는 진공 채널(224)이 형성될 수 있다. 특히, 상기 진공 채널(224)은 상기 상대적인 미끄럼 운동 방향에 대하여 상기 슬릿(222)의 전방에 구비될 수 있으며, 상기 노즐(220)의 연장 방향 즉 상기 상대적인 미끄럼 운동 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장할 수 있다.Referring back to FIG. 4, a
또한, 상기 노즐(220)은 상기 진공 채널(224)과 연결된 진공 포트(226)를 가질 수 있다. 특히, 도시된 바와 같이 상기 슬릿(222)은 상기 진공 채널(224)의 후단부에 연결될 수 있으며, 상기 진공 포트(226)는 상기 진공 채널(224)의 전단부에 연결될 수 있다. 상기 진공 포트(226)는 상기 용융된 솔더를 상기 몰드 캐버티들(12)에 주입하는 동안 상기 진공 채널(224) 내부를 진공 상태 즉 대기압보다 낮은 압력으로 유지시키기 위하여 압력 조절부(260)와 연결될 수 있다.In addition, the
상기 압력 조절부(260)는 진공 배관(262), 압력 제어 밸브(264) 및 진공 펌 프(266)를 포함할 수 있다. 상기 압력 조절부(260)는 상기 진공 채널(224) 내부를 진공 배기함으로써 상기 진공 채널(224) 내에 위치되는 몰드 캐버티들(12) 내부로 상기 용융된 솔더가 보다 용이하게 주입되도록 할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐 조립체(200)는 상기 진공 포트(226)를 개폐하기 위한 제2 밸브(270)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 밸브(270)는 상기 진공 포트(226)를 개폐하기 위한 밸브 디스크(272)와 상기 밸브 디스크(272)를 구동하기 위한 밸브 구동부(274)를 포함할 수 있다. 상기 제2 밸브(270)는 상기 솔더 주입 공정이 완료된 후 상기 진공 채널(224)에 인가되는 진공압을 차단하기 위하여 사용될 수 있다.According to one embodiment of the invention, the
한편, 신호 라인이 도시되지는 않았으나, 상기 제2 밸브(270)의 동작은 상기 제어부(250)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 상기 제어부(250)는 상기 솔더 주입 공정이 완료된 후 상기 제2 밸브(270)를 동작시켜 상기 진공 포트(226)를 차단할 수 있다.Although the signal line is not shown, the operation of the
또 한편으로, 상기 진공압에 의해 상기 용융된 솔더가 상기 진공 채널(224) 내부로 흡입되지 않는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 진공 채널(224)은 수 ㎛ 정도, 예를 들면, 약 2㎛ 내지 4㎛ 정도의 깊이를 갖는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the molten solder is not sucked into the
도 5는 도 4에 도시된 노즐과 제2 밸브의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for describing another example of the nozzle and the second valve illustrated in FIG. 4.
도 5를 참조하면, 도시된 노즐(320)은 압력 조절부(360)와 연결된 진공 포트(326)와 상기 진공 포트(326)로부터 분기되어 상기 노즐(320)의 외측면을 관통하 는 즉 상기 진공 포트(326)와 외부를 연결하는 제2 공기 포트(328)를 가질 수 있다. 상기 제2 공기 포트(328)는 제2 밸브(370)에 의해 개폐될 수 있다. 상기 제2 밸브(370)는 상기 제2 공기 포트(328)를 개폐하기 위한 밸브 디스크(372)와 상기 밸브 디스크(372)를 구동하기 위한 밸브 구동부(374)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
상기 제2 밸브(370)는 제어부(350)에 의해 제어될 수 있다. 특히, 상기 제어부(350)는 상기 솔더 주입 공정이 완료된 후 상기 압력 조절부(360)의 압력 제어 밸브(364)를 닫고 상기 제2 밸브(370)를 개방할 수 있다. 따라서, 진공 채널(224) 내부의 압력이 대기압으로 상승될 수 있으며, 이에 따라 상기 노즐 조립체(200)를 상기 템플릿(10)으로부터 분리하기가 더욱 용이해질 수 있다.The
다시 도 4를 참조하면, 상기 노즐(220)의 전방 측면 즉 상기 상대적인 미끄럼 운동 방향에 대하여 전방에 위치되는 상기 노즐의 일 측면에는 상기 템플릿(10)의 표면과 접촉하며 상기 템플릿(10)을 예열하기 위한 히팅 블록(280)이 구비될 수 있다. 상기 히팅 블록(280)은 상기 템플릿(10)과 면 접촉하기 위하여 평탄한 하부면을 가질 수 있으며, 상기 히팅 블록(280)의 내부에는 상기 히팅 블록(280)의 온도를 조절하기 위한 히터(282)가 구비될 수 있다. 일 예로서, 상기 히터(282)로는 전기저항열선이 사용될 수 있다.Referring back to FIG. 4, a front side of the
그러나, 상기와는 달리 상기 히팅 블록(280)은 상기 템플릿(10)의 표면으로부터 소정 간격 이격될 수도 있다. 예를 들면, 상기 히팅 블록(280)의 하부면과 상기 템플릿(10)의 표면 사이의 간격은 약 0.1mm 내지 2.0mm 정도로 유지될 수도 있다.However, unlike the above, the
상기 히팅 블록(280)은 상기 템플릿(10)을 상기 노즐(220)의 온도에 근접한 온도로 예열함으로써 상기 용융된 솔더가 상기 몰드 캐버티들(12)에 주입된 후 응고되는 속도를 감소시킴으로써 상기 용융된 솔더가 보다 균일하게 상기 몰드 캐버티들(12)에 주입될 수 있도록 한다.The
또한, 상기 노즐(220)의 후방 측면 즉 상기 상대적인 미끄럼 운동 방향에 대하여 후방에 위치되는 상기 노즐의 다른 측면에는 상기 템플릿(10)의 표면과 접촉하며 상기 템플릿(10)을 냉각시키기 위한 냉각 블록(284)이 구비될 수 있다. 상기 냉각 블록(284)은 상기 템플릿(10)과 면 접촉하기 위하여 평탄한 하부면을 가질 수 있으며, 상기 냉각 블록(284)의 내부에는 상기 냉각 블록(284)의 온도를 조절하기 위한 히터(286)가 구비될 수 있다. 일 예로서, 상기 히터(286)로는 전기저항열선이 사용될 수 있다.In addition, a cooling block for cooling the
그러나, 상기와는 달리 상기 냉각 블록(284)은 상기 템플릿(10)의 표면으로부터 소정 간격 이격될 수도 있다. 예를 들면, 상기 냉각 블록(284)의 하부면과 상기 템플릿(10)의 표면 사이의 간격은 약 0.1mm 내지 2.0mm 정도로 유지될 수도 있다.However, unlike the above, the
상기 냉각 블록(284)은 상기 템플릿(10)과 접촉하여 상기 템플릿(10)의 온도를 낮출 수 있으며, 이에 따라 상기 몰드 캐버티들(12)에 주입된 용융된 솔더가 충분히 응고될 수 있도록 한다.The
예를 들면, 상기 바디(210)와 노즐(220)은 상기 솔더의 용융점 이상의 제1 온도로 가열될 수 있으며, 상기 히팅 블록(280)은 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온 도로 가열될 수 있다. 여기서, 상기 템플릿(10)은 상기 척(110)에 의해서도 가열될 수 있다. 이는 상기 템플릿(10)의 온도가 과도하게 낮은 경우 상기 노즐(220)의 온도가 저하될 수 있으며, 이에 따라 상기 슬릿(222) 내에서 상기 솔더가 응고될 수 있다. 따라서, 상기 척(110)은 상기 템플릿(10)을 가열하기 위한 히터(112)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 도시된 바와 같이 상기 히터(112)로서 전기저항열선이 상기 척(110)에 내장될 수 있다.For example, the
특히, 상기 척(110)의 온도와 상기 냉각 블록(284)의 온도는 동일한 것이 바람직하다. 상기 척(110)과 상기 냉각 블록(284)은 상기 제2 온도보다 낮은 제3 온도로 가열될 수 있으며, 상기 제3 온도는 상기 용융된 솔더가 충분히 응고될 수 있도록 설정될 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 온도는 약 230℃ 내지 250℃ 정도일 수 있고, 상기 제2 온도는 약 200℃ 내지 200℃ 정도일 수 있으며, 상기 제3 온도는 약 170℃ 내지 190℃ 정도일 수 있다. 그러나, 상기 온도 범위들은 상기 솔더의 용융점에 따라 변경될 수 있으므로, 상기 온도 범위들에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.In particular, the temperature of the
한편, 상기 노즐 조립체(200)는 상기 노즐(220)과 상기 히팅 블록(280) 및 상기 냉각 블록(284)이 각각의 온도를 유지하도록 하기 위하여 단열 부재들(290)을 더 포함할 수 있다. 상기 단열 부재들(290)은 상기 노즐(220)과 상기 히팅 블록(280) 사이 및 상기 노즐(220)과 상기 냉각 블록(284) 사이에 각각 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 단열 부재들(290)은 유리 섬유를 포함할 수 있다.The
도 6 내지 도 10은 도 4에 도시된 노즐 조립체를 이용하여 템플릿의 몰드 캐 버티들에 용융된 솔더를 주입하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.6 through 10 are schematic cross-sectional views illustrating a method of injecting molten solder into mold cavities of a template using the nozzle assembly shown in FIG. 4.
도 6 내지 도 10을 참조하여 템플릿(10)의 몰드 캐버티들(12)에 용융된 솔더를 주입하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.A method of injecting molten solder into the
먼저, 상기 노즐 조립체(200)의 바디(210) 내부 공간(212)에는 솔더 물질이 공급될 수 있으며, 상기 솔더 물질은 상기 바디(210) 내부의 히터(214)에 의해 용융될 수 있다. 또한, 상기 척(110) 상에는 몰드 캐버티들(12)이 형성된 템플릿(10)이 로드될 수 있으며, 척(110)에 의해 기 설정된 온도로 가열될 수 있다.First, solder material may be supplied to the
상기 노즐 조립체(200)는 상기 제1 구동부(120)에 의해 하방으로 이동될 수 있으며, 이에 의해 상기 노즐 조립체(200)의 하부면이 상기 템플릿(10)의 상부 표면에 면 접촉될 수 있다. 이때, 상기 노즐 조립체(200)는 상기 템플릿(10)의 주변 영역(10B)에 접촉될 수 있다. 상기 노즐 조립체(200)가 상기 템플릿(10)에 면 접촉되기 이전 상기 내부 공간(212)은 상기 도어(230)와 제1 밸브(240)에 의해 밀폐된 상태이며, 상기 노즐 조립체(200)가 상기 템플릿(10)에 면 접촉된 후 상기 도어(230)가 개방될 수 있다. 또한, 상기 압력 조절부(260)에 의해 상기 진공 채널(224)에는 진공압이 제공될 수 있으며, 상기 진공 포트(226)는 상기 제2 밸브(270)에 의해 개방될 수 있다.The
상기 노즐 조립체(200)와 상기 템플릿(10)이 면 접촉된 상태에서 상기 척(110)은 상기 제2 구동부(130)에 의해 수평 방향으로 이동될 수 있으며, 이에 의해 상기 노즐 조립체(200)는 상기 템플릿(10) 상에서 수평 방향으로 미끄럼 운동될 수 있다. 결과적으로, 상기 몰드 캐버티들(12) 내에는 상기 미끄럼 운동에 의해 상 기 용융된 솔더가 순차적으로 주입될 수 있다. 이때, 상기 도어(230)는 개방된 상태로 유지될 수 있으며, 이에 따라 상기 내부 공간(212)의 압력은 대기압으로 유지될 수 있다.In the state where the
상기 몰드 캐버티들(12)은 상기 노즐 조립체(200)의 슬릿(222) 아래로 진입하기 전에 상기 히팅 블록(280)에 의해 상기 노즐(220)의 온도에 근접하도록 예열될 수 있으며 이에 따라 상기 몰드 캐버티들(12)에는 보다 균일하게 상기 용융된 솔더가 주입될 수 있다. 또한, 상기 주입된 솔더는 상기 척(110)의 온도와 유사한 온도로 유지되는 상기 냉각 블록(284)에 의해 응고될 수 있다.The mold cavities 12 may be preheated to approach the temperature of the
상기 몰드 캐버티들(12)에 상기 용융된 솔더의 주입이 완료된 후 상기 도어(230)가 닫힐 수 있으며, 이어서 상기 제1 밸브(240)가 개방될 수 있다. 상기 제1 밸브(240)는 상기 내부 공간(212)의 압력이 대기압으로 형성된 후 닫힐 수 있다. 또한, 상기 제2 밸브(270)는 상기 진공 포트(226)를 차단할 수 있다. 이어서 상기 노즐 조립체(200)는 상기 제1 구동부(120)에 의해 상승할 수 있으며, 이에 따라 상기 노즐 조립체(200)가 상기 템플릿(10)으로부터 분리될 수 있다. 이때, 상기 내부 공간(212)이 상기 도어(230)와 상기 제1 밸브(240)에 의해 밀폐된 상태이므로 상기 용융된 솔더가 상기 슬릿(222)을 통해 누설되지 않는다. 즉, 상기 내부 공간(212)의 압력은 상기 용융된 솔더의 자중에 의해 대기압보다 낮아질 수 있으나, 상기 내부 공간(212)이 밀폐되어 있으므로 상기 내부 공간(212)과 외부 사이의 차압은 일정하게 유지될 수 있으며, 이에 따라 상기 용융된 솔더의 누설이 방지될 수 있다.After the injection of the molten solder into the
상기와 같이 주입된 솔더는 후속하는 리플로우 공정에서 구형의 솔더 범프들 로 형성될 수 있으며, 이어서 상기 반도체 기판의 범프 패드들 상으로 전달될 수 있다.The solder injected as described above may be formed of spherical solder bumps in a subsequent reflow process, and then transferred onto bump pads of the semiconductor substrate.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 솔더 주입 공정이 완료된 후 노즐 조립체를 템플릿으로부터 분리시키는 경우 상기 노즐 조립체의 내부 공간은 도어에 의해 밀폐될 수 있다. 따라서, 용융된 솔더가 상기 내부 공간으로부터 노즐의 슬릿을 통해 누설되는 것이 충분히 감소 또는 방지될 수 있다. 따라서, 상기 솔더 주입 공정에서 상기 노즐의 온도를 변화시킬 필요가 없으며, 이에 따라 상기 솔더 주입 공정에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, when the nozzle assembly is separated from the template after the solder injection process is completed, the internal space of the nozzle assembly may be closed by the door. Thus, leakage of molten solder through the slit of the nozzle from the inner space can be sufficiently reduced or prevented. Therefore, it is not necessary to change the temperature of the nozzle in the solder injection process, and thus the time required for the solder injection process can be greatly shortened.
또한, 상기 템플릿은 상기 노즐 조립체의 히팅 블록에 의해 상기 노즐의 온도에 근접하는 온도로 예열될 수 있으므로 상기 몰드 캐버티들에 상기 용융된 솔더가 보다 균일하게 주입될 수 있다. 따라서, 상기 몰드 캐버티들 내에서 형성되는 솔더 범프들의 크기가 보다 균일해질 수 있으며, 이에 따라 상기 솔더 범프들을 이용하는 반도체 장치의 성능 및 품질이 크게 향상될 수 있다.In addition, since the template may be preheated to a temperature close to the temperature of the nozzle by the heating block of the nozzle assembly, the molten solder may be more uniformly injected into the mold cavities. Therefore, the size of the solder bumps formed in the mold cavities can be more uniform, and thus the performance and quality of the semiconductor device using the solder bumps 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 솔더 주입을 위한 노즐 조립체를 포함하는 솔더 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.1 is a schematic side view for explaining a solder injection apparatus including a nozzle assembly for solder injection according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 솔더 주입 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.FIG. 2 is a schematic front view for describing the solder injection apparatus illustrated in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 템플릿을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.FIG. 3 is a schematic plan view for describing the template illustrated in FIG. 1.
도 4는 도 1에 도시된 솔더 주입을 위한 노즐 조립체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view for describing a nozzle assembly for solder injection shown in FIG. 1.
도 5는 도 4에 도시된 노즐과 제2 밸브의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for describing another example of the nozzle and the second valve illustrated in FIG. 4.
도 6 내지 도 10은 도 4에 도시된 노즐 조립체를 이용하여 템플릿의 몰드 캐버티들에 용융된 솔더를 주입하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.6 through 10 are schematic cross-sectional views illustrating a method of injecting molten solder into mold cavities of a template using the nozzle assembly shown in FIG. 4.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 템플릿 12 : 몰드 캐버티10: Template 12: Mold Cavity
100 : 솔더 주입 장치 110 : 척100: solder injection device 110: chuck
120 : 제1 구동부 130 : 제2 구동부120: first driver 130: second driver
200 : 노즐 조립체 210 : 바디200
212 : 내부 공간 216 : 공기 포트212: internal space 216: air port
220 : 노즐 222 : 슬릿220: nozzle 222: slit
224 : 진공 채널 226 : 진공 포트224: vacuum channel 226: vacuum port
230 : 도어 232 : 밀봉 부재230: door 232: sealing member
234 : 도어 구동부 240 : 제1 밸브234: door driving unit 240: first valve
242 : 밸브 디스크 244 : 밸브 구동부242: valve disc 244: valve drive unit
250 : 제어부 260 : 압력 조절부250: control unit 260: pressure control unit
170 : 제2 밸브 272 : 밸브 디스크170: second valve 272: valve disc
274 : 밸브 구동부 280 : 히팅 블록274: valve driving unit 280: heating block
284 : 냉각 블록 290 : 단열 부재284
Claims (19)
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KR1020090118188A KR20110061705A (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Nozzle assembly for injecting melted solder into cavities of a template and apparatus for injecting melted solder including the same |
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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 |
-
2009
- 2009-12-02 KR KR1020090118188A patent/KR20110061705A/en not_active Application Discontinuation
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