KR20110113262A - 구형의 솔더 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

구형의 솔더 제조 장치는 진공 챔버, 템플릿 척, 가스 주입부 및 히터를 포함한다. 템플릿 척은 진공 챔버 내에 배치되며, 그 상부에 다수의 솔더들이 주입된 캐비티들을 갖는 템플레이트가 놓여진다. 가스 주입부는 진공 챔버와 연결되어 진공 챔버 내에 환원성 가스를 주입한다. 히터는 템플릿 척에 내장되며, 환원성 가스가 주입된 상태에서 템플레이트가 놓여진 템플릿 척을 가열하여 환원성 가스에 의해 솔더들 각각의 표면에 산화막이 생성되는 것을 방지하면서 솔더들 각각을 구형으로 변형시킨다.

Description

구형의 솔더 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A SPHERICAL SOLDER}
본 발명은 구형의 솔더 제조 방법 및 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 외부의 전자 장치와의 전기적인 연결을 위하여 웨이퍼의 범프 패드에 부착되는 솔더를 구형으로 변형시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 마이크로 전자 패키징 기술은 와이어 본딩 방식으로부터 솔더 범프 방식으로 변화하고 있다. 여기서, 상기 솔더 범프를 이용하는 기술은 다양하게 알려져 있다. 예를 들면, 전기 도금, 솔더 페이스트 프린팅, 증발 탈수법, 솔더볼의 직접 부착 등이 알려져 있다.
특히, C4NP(controlled collapse chip connection new process) 기술은 낮은 비용으로 미세 피치를 구현할 수 있으며 웨이퍼로부터 제조되는 반도체 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다는 장점으로 인해 크게 주목받고 있다. 상기 C4NP 기술의 예는 미합중국 특허 제5,607,099호, 제5,775,569호, 제6,025,258호 등에 개시되어 있다.
이에, 상기 C4NP 기술을 간단하게 언급하면, 템플릿 척에 척킹된 템플레이트의 다수의 캐비티들 각각에 솔더들을 일정 패턴으로 주입하고, 범프 패드가 상기 솔더와 마주하도록 웨이퍼를 웨이퍼 척에 척킹시킨 다음, 상기 템플릿 척과 상기 웨이퍼 척의 사이 간격을 좁히면서 상기 솔더들을 상기 범프 패드에 열압착시켜 부착한다.
이때, 상기 솔더들 각각은 미세 피치를 구현하기 위하여 구형으로 변형시키는 공정이 별도로 수행된다. 구체적으로, 상기 솔더들 각각이 주입되는 캐비티들 각각에 상기 솔더들 각각의 표면에 형성되는 산화막을 제거하기 위한 플럭스(flux)를 도포한 다음, 상기 솔더들 각각을 히터를 통해 가열하여 구형으로 변형시킨다.
그러나, 상기 플럭스는 상기 솔더들을 상기 범프 패드에 부착한 다음에도 상기 캐비티들에 이물질로 남아 있어 상기 템플레이트를 세정하는 횟수를 증가시킬 뿐 아니라, 상기 플럭스가 두껍게 도포될 경우 상기 솔더들 각각은 상기 플럭스로부터 경화된 플럭스 층에 의해 돌출되지 못하여 구형으로 변형되지 못할 수 있다.
본 발명의 목적은 이물질로 남아 있는 플럭스(flux)를 사용하지 않으면서 솔더들 각각을 구형으로 변형시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 방법을 적용하여 구형화된 솔더를 제조하는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 특징에 따른 구형의 솔더 제조 방법은 상부에 다수의 솔더들이 주입된 캐비티들을 갖는 템플레이트를 진공 챔버 내의 템플릿 척에 놓는 단계, 상기 진공 챔버 내에 환원성 가스를 주입하는 단계 및 상기 환원성 가스가 주입된 상태에서 상기 템플레이트가 놓여진 템플릿 척을 가열하여 상기 환원성 가스에 의해 상기 솔더들 각각의 표면에 산화막이 생성되는 것을 방지하면서 상기 솔더들 각각을 구형으로 변형시키는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 환원성 가스는 포름산(formic acid) 가스를 포함할 수 있다.
한편, 상기 환원성 가스를 주입하는 단계에서는 상기 환원성 가스를 질소(N2) 가스와 혼합하여 주입할 수 있다. 또한, 상기 환원성 가스를 주입하는 단계에서는 상기 환원성 가스가 액체 상태로 저장된 탱크로부터 상기 액체 상태의 환원성 가스를 버블링시킨 버블링 가스를 통해서 상기 환원성 가스를 주입할 수 있다.
또한, 상기 환원성 가스를 주입하는 단계에서는 상기 환원성 가스를 상기 템플레이트의 상부에서 평면적으로 분할하여 상기 템플레이트에 균일하게 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이에, 상기 솔더 제조 방법은 상기 솔더들 각각이 구형화되는 이미지를 촬영하여 분석하는 단계 및 상기 분석한 결과를 통해 상기 환원성 가스가 분사되는 최적의 위치를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
반면, 상기 환원성 가스를 주입하는 단계에서는 상기 환원성 가스를 상기 템플레이트의 일 측으로부터 분사하여 주입할 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 구형의 솔더 제조 장치는 진공 챔버, 템플릿 척, 가스 주입부 및 히터를 포함한다.
상기 템플릿 척은 상기 진공 챔버 내에 배치되며, 그 상부에 다수의 솔더들이 주입된 캐비티들을 갖는 템플레이트가 놓여진다. 상기 가스 주입부는 상기 진공 챔버와 연결되어 상기 진공 챔버 내에 환원성 가스를 주입한다. 상기 히터는 상기 템플릿 척에 내장되며, 상기 환원성 가스가 주입된 상태에서 상기 템플레이트가 놓여진 템플릿 척을 가열하여 상기 환원성 가스에 의해 상기 솔더들 각각의 표면에 산화막이 생성되는 것을 방지하면서 상기 솔더들 각각을 구형으로 변형시킨다.
여기서, 상기 환원성 가스는 포름산(formic acid) 가스를 포함할 수 있다.
한편, 상기 솔더 제조 장치는 상기 가스 주입부에 연결되어 질소(N2) 가스를 상기 가스 주입부에 공급하는 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
반면, 상기 솔더 제조 장치는 상기 환원성 가스가 액체 상태로 상단 부위에 빈 공간을 갖도록 채워지며 상기 진공 챔버와 인접한 위치에서 상기 가스 주입부가 상기 빈 공간으로 연결된 탱크 및 상기 액체 상태의 환원성 가스에 담가지며 상기 액체 상태의 환원성 가스를 상기 빈 공간으로 버블링시키기 위한 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 솔더 제조 장치는 상기 진공 챔버의 내부에서 상기 템플레이트의 상부에 배치되며 상기 환원성 가스를 상기 템플레이트에 균일하게 분사하기 위한 다수의 분사홀들을 갖는 적어도 하나의 분배판을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 진공 챔버의 내부에 다수의 분배판들이 배치될 경우, 상기 분배판들 각각은 상기 템플레이로부터 상부로 멀어질수록 직경이 큰 분사홀들을 갖도록 배치될 수 있다.
이러한 구형의 솔더 제조 방법 및 장치에 따르면, 진공 챔버의 내부에서 템플레이트의 캐비티들에 주입된 다수의 솔더들 각각을 구형으로 변형시키기 위하여 템플릿 척에 내장된 히터를 가열할 때 상기 진공 챔버의 내부에 환원성 가스를 주입하여 상기 솔더들 각각의 표면에 산화막이 형성되는 것을 방지함으로써, 배경 기술에서 설명하였던 플럭스(flux)를 사용하지 않고서도 상기 솔더들 각각을 양호하게 구형으로 변형시킬 수 있다.
이로써, 상기 템플레이트를 세정하는 공정의 횟수를 감소시켜 공정 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 솔더들 각각이 구형으로 변형되지 못하는 불량을 감소시켜 생산성 향상을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구형의 솔더 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 솔더 제조 장치에서 진공 챔버에 환원성 가스가 주입되는 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 솔더 제조 장치에서 구형화되는 솔더를 분석하기 위한 비전 기구를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 솔더 제조 장치를 이용하여 솔더들 각각을 구형으로 변형시키는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구형의 솔더 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구형의 솔더 제조 방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구형의 솔더 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 제조 장치(1000)는 진공 챔버(100), 템플릿 척(200), 가스 주입부(300) 및 히터(250)를 포함한다.
상기 진공 챔버(100)는 내부가 진공 상태로 유지되도록 외부의 진공 펌프와 연결된다. 상기 진공 챔버(100)의 내부는 약 10-2 torr의 진공압이 유지될 수 있다. 이러한 진공 챔버(100)는 하판(110), 상판(120) 및 상기 하판(110)과 상기 상판(120)의 가장자리를 연결하는 측벽(130)으로 이루어질 수 있다.
상기 템플릿 척(200)은 상기 진공 챔버(100)의 내부에서 상기 하판(110)에 배치된다. 상기 템플릿 척(200)의 상부에는 템플레이트(10)가 놓여진다. 이에, 상기 템플릿 척(200)은 외부로부터 제공되는 진공압을 통해 상기 템플레이트(10)를 척킹할 수 있다.
상기 템플레이트(10)는 상부면에 일정한 패턴을 갖는 다수의 캐비티(12)들을 갖는다. 상기 캐비티(12)들 각각에는 다수의 반도체 장치들을 제조하기 위한 웨이퍼(wafer)의 범프 패드에 부착되는 다수의 솔더(20)들 각각이 주입된다. 여기서, 상기 솔더(20)들은 상기 반도체 장치들 각각에서 외부의 전자 장치와 전기적으로 연결되는 부분이며, 각각의 피치를 미세하게 구현할 수 있다.
이에, 상기 진공 챔버(100)는 상기 템플레이트(10)를 외부로부터 수평 방향으로 반입하여 상기 템플릿 척(200)이 놓거나, 상기 템플릿 척(200)으로부터 외부로 수평 방향으로 반출하기 위해 상기 측벽(130)이 상부 측벽(132)과 하부 측벽(134)으로 분리되는 구조를 가질 수 있다.
이때, 상기 상부 측벽(132)과 상기 하부 측벽(134)의 분리는 안정적인 측면에서 상기 하부 측벽(134)은 그대로 두고, 상기 상부 측벽(132)을 상부로 이동시키는 구조를 통해 이행될 수 있다.
상기 가스 주입부(300)는 상기 진공 챔버(100)와 연결된다. 구체적으로, 상기 가스 주입부(300)는 상기 진공 챔버(100)의 상판(120)에서 그 중앙 부위에 연결될 수 있다. 상기 가스 주입부(300)는 환원성 가스(DOG)를 상기 진공 챔버(100)의 내부로 분사하여 주입한다. 이로써, 상기 진공 챔버(100)의 내부는 상기 환원성 가스(DOG)로 인해 환원 분위기가 조성될 수 있다.
상기 히터(250)는 상기 템플릿 척(200)에 내장된다. 상기 히터(250)는 상기 템플릿 척(200)을 통해서 상기 템플릿 척(200)에 놓여진 템플레이트(10)를 가열한다. 이에, 상기 템플레이트(10)의 캐비티(12)들에 주입된 솔더(20)들 각각은 상기 히터(250)에 의해 용용되면서 자체적인 표면 장력을 통해서 구형으로 변형될 수 있다. 이때, 상기 히터(250)는 상기 솔더(20)들 각각이 구형으로 충분히 변형되도록 약 100 내지 200℃로 상기 템플레이트(10)를 가열할 수 있다.
이에 따라, 상기 솔더(20)들 각각은 상기 진공 챔버(100) 내에 주입된 환원성 가스(DOG)에 의해서 그 표면에 산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 솔더(20)들 각각은 배경 기술에서 설명하였던 플럭스(flux)를 사용하지 않고도 이물질이 남지 않는 환원성 가스(DOG)를 통해 상기의 산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있음에 따라, 구형으로 양호하게 변형될 수 있다.
이로써, 상기 템플레이트(10)를 세정하는 공정의 횟수를 감소시켜 공정 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 솔더(20)들 각각이 구형으로 변형되지 못하는 불량을 감소시켜 생산성 향상을 기대할 수 있다.
이에, 상기와 같은 효과를 보다 바람직하게 구현하기 위하여 상기 환원성 가스(DOG)는 상기 솔더(20)들 각각이 용융되어 구형으로 변형되는 온도인 약 100 내지 200℃에서 그 환원 기능이 활성화되는 포름산(formic acid) 가스를 포함할 수 있으며, 이하에서는 상기 환원성 가스(DOG)를 상기 포름산 가스로 한정하여 이해할 수 있다.
한편, 상기 솔더 제조 장치(1000)는 상기 가스 주입부(300)에 병렬 구조로 연결되어 질소(N2) 가스(NG)를 상기 가스 주입부(300)에 공급하는 제1 가스 공급부(400)를 더 포함할 수 있다.
이에, 상기 가스 주입부(300)는 상기 환원성 가스(DOG)에 질소 가스(NG)가 혼합된 상태로 상기 진공 챔버(100) 내에 주입될 수 있다. 이때, 질소 가스(NG)는 상기 환원성 가스(DOG)의 유동을 캐리어하기 위한 역할과 그 농도를 조절하기 위한 역할을 동시에 수행할 수 있다.
또한, 상기 가스 주입부(300)와 상기 제1 가스 공급부(400)가 서로 연결된 부위와 상기 진공 챔버(100)의 상판(120) 사이에는 제1 밸브(310)가 설치될 수 있다. 상기 제1 밸브(310)는 상기 솔더(20)들 각각이 구형으로 양호하게 변형되도록 상기 진공 챔버(100) 내에 주입되는 상기 환원성 가스(DOG)와 질소 가스(NG)의 량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 가스 주입부(300)에는 상기 끓는점이 약 100℃인 포름산 가스로 이루어진 환원성 가스(DOG)를 보다 원활하게 유동시키기 위하여 상기 환원성 가스(DOG)를 가열하기 위한 발열부재(320)가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 발열부재(320)는 상기 가스 주입부(300)의 주위를 감싸는 코일 형태로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 발열부재(320)는 자체가 발열하는 발열성 금속으로 이루어져 있거나, 내부에 온수가 흐르는 관으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 솔더 제조 장치(1000)는 상기 가스 주입부(300)로부터 주입되는 상기 환원성 가스(DOG)와 질소 가스(NG)가 상기 템플레이트(10)에 균일하게 분사되도록 상기 템플레이트(10)와 상기 진공 챔버(100)의 상판(120) 사이에 적어도 하나의 분배판(500)을 더 포함할 수 있다.
상기 분배판(500)은 상기 진공 챔버(100)의 측벽(130)에 장착된다. 구체적으로, 상기 분배판(500)은 상기 측벽(130) 중 상기 상부 측벽(132)에 장착될 수 있다. 이는, 상기 상부 측벽(132)과 상기 하부 측벽(134)이 실질적으로 상기 템플레이트(10)를 수평 방향으로 반입 또는 반출하기 위하여 상기 템플레이트(10)와 대략 수평한 위치에서 분리되므로, 이에 상기 분배판(500)은 구조적인 특성 상 상기 템플레이트(10)의 상부에 위치하여야 하기 때문이다.
상기 분배판(500)은 일정한 간격으로 배열된 다수의 분사홀(510)들을 갖는다. 이에, 상기 환원성 가스(DOG)와 질소 가스(NG)는 상기 분사홀(510)들을 통과하여 상기 템플레이트(10)에 균일하게 분사되어 상기 템플레이트(10)의 캐비티(12)들에 주입된 솔더(20)들 각각에 균일하게 제공할 수 있다.
또한, 상기 가스 주입부(300)가 상기 진공 챔버(100)의 상판(120)에서 그 중앙 부위에 연결되어 있을 경우, 상기 분사홀(510)들은 상기 환원성 가스(DOG)와 질소 가스(NG)의 균일한 분사를 위해 중앙으로부터 멀어질수록 직경이 커지도록 구성될 수 있다.
반면, 상기 분배판(500)은 상기 환원성 가스(DOG)와 질소 가스(NG)의 보다 균일한 분사를 위해서 도 1에서와 같이 상하로 배치된 두 개의 제1 및 제2 분배판(550, 570)들을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 분배판(550, 570)들 각각은 제1 분사홀(560)들과 제2 분사홀(580)들을 갖는다. 이때, 상기 제1 분사홀(560)들은 상기 제2 분사홀(580)들보다 실질적으로 직경이 크게 형성될 수 있다. 이러면, 상기 환원성 가스(DOG)와 질소 가스(NG)는 상기 제1 분사홀(560)들에서 일차적으로 비교적 넓은 면적으로 분배된 다음, 상기 제2 분사홀(580)들에서 다시 좁은 면적으로 분배됨으로써, 상기 템플레이트(10)에 보다 균일하게 분사될 수 있다.
한편, 상기 솔더 제조 장치(1000)는 상기 분배판(500)과 상기 진공 챔버(100)의 상부 측벽(132) 사이에 상기 분배판(500)의 높이 조절을 조절하기 위하여 상기 분배판(500)과 연결된 이동부(600)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 솔더 제조 장치(1000)는 상기 진공 챔버(100)의 상부 측벽(132)으로부터 상기 템플릿 척(200)에 놓여진 템플레이트(10) 방향으로 돌출되어 상기 템플레이트(10)와 결합함으로써, 상기 진공 챔버(100)의 내부에서 상기 솔더(20)들 각각이 구형으로 변형되는 공간만이 진공도가 유지되도록 하는 공간형성부재(650)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 공간형성부재(650)와 상기 템플레이트(10) 사이에는 진공도를 보다 긴밀하게 유지하기 위하여 실링부재(660)가 삽입될 수 있다.
이하, 상기 진공 챔버(100)에 상기 환원성 가스(DOG)가 주입되는 상세한 구조를 도 2를 추가적으로 참조하여 설명하고자 한다.
도 2는 도 1에 도시된 솔더 제조 장치에서 진공 챔버에 환원성 가스가 주입되는 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 추가적으로 참조하면, 상기 솔더 제조 장치(1000)는 제1 탱크(700), 제2 탱크(750) 및 제2 가스 공급부(800)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 탱크(700)에는 상기 환원성 가스(DOG)가 액체 상태로 저장된다. 이에, 상기 액체 상태의 환원성 가스(DOG)를 이하에서는 환원성 액체(DOL)로 명칭하여 설명하고자 한다.
상기 제2 탱크(750)는 액체 공급관(760)을 통해 상기 제1 탱크(700)와 연결된다. 상기 제2 탱크(750)에는 상기 액체 공급관(760)에 의해서 공급된 환원성 액체(DOL)가 채워진다. 이때, 상기 환원성 액체(DOL)는 상기 제2 탱크(750)에 꽉 채우지 않고, 상단 부위에 소정의 빈 공간(770)이 생기도록 일부만 채운다. 또한, 상기 제1 탱크(700)는 상기 제1 탱크(700)에 상기 환원성 액체(DOL)를 공급함으로써, 상기 제1 탱크(700)보다는 비교적 큰 부피를 가질 수 있다.
상기 제2 탱크(750)의 빈 공간(770)에는 상기 진공 챔버(100)와 연결된 가스 주입부(300)가 연결된다. 이에, 상기 가스 주입부(300)에는 상기 제2 탱크(750)에 채워진 환원성 액체(DOL)로부터 상기 빈 공간(770)으로 기화된 환원성 가스(DOG)가 공급될 수 있다.
상기 제2 가스 공급부(800)는 외부로부터 상기 환원성 액체(DOL)에 담가지도록 상기 제2 탱크(750)에 연결되어 질소 가스(NG)를 상기 환원성 액체(DOL)에 공급한다. 이러면, 상기 제2 탱크(750)에서는 상기 제2 가스 공급부(800)로부터 제공되는 질소 가스(NG)에 의해서 버블링 가스를 발생한다. 이에, 상기 환원성 액체(DOL)의 일부는 끓는점 이하에서도 상기 버블링 가스를 통해 기화되어 상기 환원성 가스(DOG) 상태로 상기 빈 공간(770)에 공급될 수 있다.
이때에도, 상기 제2 가스 공급부(800)로부터 제공되는 질소 가스(NG)는 상기 환원성 가스(DOG)와 혼합된 상태에서 캐리어 역할을 수행하여 상기 가스 주입부(300)로 상기 환원성 가스(DOG)가 제공되도록 할 수 있다. 반면, 상기 제2 가스 공급부(800)는 단순히 상기 환원성 액체(DOL)를 버블링시키면 되므로, 다른 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스 또는 아르곤(Ar) 가스과 같은 불활성 가스를 공급할 수 있다.
한편, 도 2에서와 같이 상기 제1 가스 공급부(400)와 상기 제2 가스 공급부(800) 각각에는 공급되는 질소 가스(NG)의 량을 조절하기 위한 제2 및 제3 밸브(410, 810)들이 설치될 수 있다.
이하, 상기 솔더(20)들 각각이 구형으로 가장 바람직하게 변형되는 조건을 분석하기 위한 구성에 대하여 도 3을 추가적으로 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 도 1에 도시된 솔더 제조 장치에서 구형화되는 솔더를 분석하기 위한 비전 기구를 나타낸 도면이다.
도 3을 추가적으로 참조하면, 상기 솔더 제조 장치(1000)는 상기 템플레이트(10)의 캐비티(12)들에서 구형으로 변형되는 이미지(IM)를 촬영하는 촬영부(910)와 상기 이미지(IM)를 분석하는 분석부(920)를 포함하는 비전 기구(900)를 통해서 상기 솔더(20)들 각각이 가장 바람직하게 구형으로 변형되는 조건을 설정할 수 있다.
구체적으로, 상기 분석부(920)는 상기의 조건에 따라 상기 이동부(600)와 연결되어 상기 환원성 가스(DOG)와 질소 가스(NG)가 균일하게 분사되는 최적의 위치에 배치되도록 상기 분배판(500)의 높이를 조절할 수 있다.
또한, 상기 분석부(920)는 상기 제1 밸브(310)와 연결되어 상기의 조건에 따라 상기 가스 주입부(300)로부터 주입되는 환원성 가스(DOG) 및 질소 가스(NG)의 량을 조절할 수 있다. 또한, 상기 분석부(920)는 상기 제2 및 제3 밸브(410, 810)들과 연결되어 상기의 조건에 따라 상기 제1 및 제2 가스 공급부(400, 800)들 각각으로부터 공급되는 질소 가스(NG)의 량도 조절할 수 있다.
이하, 상기 솔더 제조 장치(1000)를 통해서 실질적으로 상기 솔더(20)들 각각을 구형으로 변형시키는 방법에 대하여 도 4를 추가적으로 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 4는 도 1에 도시된 솔더 제조 장치를 이용하여 솔더들 각각을 구형으로 변형시키는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 추가적으로 참조하면, 상기 솔더(20)들 각각을 구형으로 변형시키기 위하여 우선 상기 솔더(20)들 각각이 주입된 캐비티(12)들을 갖는 템플레이트(10)를 상기 진공 챔버(100)의 내부로 반입하여 상기 템플릿 척(200)에 놓는다(S10).
이어서, 상기 진공 챔버(100)의 상판(120)에 연결된 가스 주입부(300)를 통해 포름산 가스와 같은 환원성 가스(DOG)를 캐리어인 질소 가스(NG)와 혼합하여 상기 진공 챔버(100)의 내부로 주입한다(S20). 이때, 상기 환원성 가스(DOG)는 상기 제2 탱크(750)에 채워진 환원성 액체(DOL)를 질소 가스(NG)를 통해 버블링하여 상기 가스 주입부(300)에 의해 주입될 수 있다.
또한, 상기 가스 주입부(300)로부터 상기 상판(120)을 거쳐 주입된 환원성 가스(DOG)는 상기 분배판(500)의 분사홀(510)들을 통과하면서 평면적으로 분할되어 상기 템플레이트(10)에 균일하게 분사된다. 여기서, 상기 분배판(500)은 상기 솔더(20)들 각각이 구형으로 변형되는 이미지(IM)를 분석한 결과에 따라 상기 솔더(20)들 각각이 구형으로 가장 바람직하게 변형되는 최적의 위치로 상기 이동부(600)를 통해 그 높이가 조절될 수 있다.
이어, 상기 템플릿 척(200)에 내장된 히터(250)를 가열하여 상기 템플레이트(10)의 캐비티(12)들에 주입된 솔더(20)들 각각을 용융시키면서 구형으로 변형시킨다(S30). 이때, 상기 진공 챔버(100)의 내부에 주입된 환원성 가스(DOG)는 상기 솔더(20)들 각각의 표면에 산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구형의 솔더 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시예에서는, 환원성 가스가 주입되는 구조를 제외하고는 도 1에 도시된 구조와 동일하므로, 상기의 주입되는 구조를 제외하고는 도 1과 동일한 참조 번호를 사용하며, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하고자 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 구형의 솔더 제조 장치(1100)의 가스 주입부(350)는 진공 챔버(100)의 일측에 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 주입부(300)는 상기 진공 챔버(100)의 측벽(130) 중 상부 측벽(132)에 연결될 수 있다. 상기 가스 주입부(300)에는 캐리어 역할과 농도 조절 역할을 수행하기 위한 질소 가스(NG)가 공급되는 가스 공급부(450)가 연결된다.
이에 따라, 상기 환원성 가스(DOG)는 상기 가스 주입부(350)로부터 상기 템플레이트(10)와 평행한 수평 방향을 따라 분사되어 상기 템플레이트(10)의 캐비티(12)들에 주입된 솔더(20)들 각각으로 제공될 수 있다.
이와 같이, 상기 가스 주입부(350)를 상기 진공 챔버(100)의 상부 측벽(132)에 연결할 경우, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 진공 챔버(100)의 상판(120)에 웨이퍼를 척킹하는 웨이퍼 척을 배치시켜 상기 진공 챔버(100)에서 직접 상기 웨이퍼의 범프 패드에 상기 솔더(20)들 각각을 부착시킬 수 있음으로써, 상기 솔더 제조 장치(1000)의 용도를 확대시킬 수 있다.
한편, 상기 가스 주입부(350)에는 도 1의 구조와 마찬가지로 상기 진공 챔버(100)에 주입되는 환원성 가스(DOG)와 질소 가스(NG)의 량을 조절하기 위한 밸브(360) 및 상기 환원성 가스(DOG)의 원활한 유동을 위한 발열부재(370)가 설치될 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 템플레이트 20 : 솔더
100 : 진공 챔버 200 : 템플릿 척
300, 350 : 가스 주입부 310 : 제1 밸브
250 : 히터 400 : 제1 가스 공급부
410 : 제2 밸브 500 : 분배판
510 : 분사홀 600 : 이동부
650 : 공간형성부재 650 : 실링부재
700 : 제1 탱크 750 : 제2 탱크
800 : 제2 가스 공급부 810 : 제3 밸브
900 : 비전 기구 910 : 촬영부
920 : 분석부 1000, 1100 : 솔더 제조 장치

Claims (13)

  1. 상부에 다수의 솔더들이 주입된 캐비티들을 갖는 템플레이트를 진공 챔버 내의 템플릿 척에 놓는 단계;
    상기 진공 챔버 내에 환원성 가스를 주입하는 단계; 및
    상기 환원성 가스가 주입된 상태에서 상기 템플레이트가 놓여진 템플릿 척을 가열하여 상기 환원성 가스에 의해 상기 솔더들 각각의 표면에 산화막이 형성되는 것을 방지하면서 상기 솔더들 각각을 구형으로 변형시키는 단계를 포함하는 구형의 솔더 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환원성 가스는 포름산(formic acid) 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 환원성 가스를 주입하는 단계에서는 상기 환원성 가스를 질소(N2) 가스와 혼합하여 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 환원성 가스를 주입하는 단계에서는 상기 환원성 가스가 액체 상태로 저장된 탱크로부터 상기 액체 상태의 환원성 가스를 버블링시킨 버블링 가스를 통해서 상기 환원성 가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 환원성 가스를 주입하는 단계에서는 상기 환원성 가스를 상기 템플레이트의 상부에서 평면적으로 분할하여 상기 템플레이트에 균일하게 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 솔더들 각각이 구형화되는 이미지를 촬영하여 분석하는 단계; 및
    상기 분석한 결과를 통해 상기 환원성 가스가 분사되는 최적의 위치를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 환원성 가스를 주입하는 단계에서는 상기 환원성 가스를 상기 템플레이트의 일 측으로부터 분사하여 주입하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 방법.
  8. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내에 배치되며, 그 상부에 다수의 솔더들이 주입된 캐비티들을 갖는 템플레이트가 놓여지는 템플릿 척;
    상기 진공 챔버와 연결되어 상기 진공 챔버 내에 환원성 가스를 주입하는 가스 주입부; 및
    상기 템플릿 척에 내장되며, 상기 환원성 가스가 주입된 상태에서 상기 템플레이트가 놓여진 템플릿 척을 가열하여 상기 환원성 가스에 의해 상기 솔더들 각각의 표면에 산화막이 형성되는 것을 방지하면서 상기 솔더들 각각을 구형으로 변형시키는 히터를 포함하는 구형의 솔더 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 환원성 가스는 포름산(formic acid) 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 가스 주입부에 연결되어 질소(N2) 가스를 상기 가스 주입부에 공급하는 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 환원성 가스가 액체 상태로 상단 부위에 빈 공간을 갖도록 채워지며, 상기 가스 주입부가 상기 빈 공간으로 연결된 탱크; 및
    상기 액체 상태의 환원성 가스에 담가지며, 상기 액체 상태의 환원성 가스를 상기 빈 공간으로 버블링시키기 위한 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 진공 챔버의 내부에서 상기 템플레이트의 상부에 배치되며, 상기 환원성 가스를 상기 템플레이트에 균일하게 분사하기 위한 다수의 분사홀들을 갖는 적어도 하나의 분배판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 진공 챔버의 내부에는 다수의 분배판들이 배치되며,
    상기 분배판들 각각은 상기 템플레이로부터 멀어질수록 직경이 큰 분사홀들을 갖는 것을 특징으로 하는 구형의 솔더 제조 장치.
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