KR20200065063A

KR20200065063A - 플럭스 전사 장치

Info

Publication number: KR20200065063A
Application number: KR1020207013682A
Authority: KR
Inventors: 코헤이 세야마
Original assignee: 가부시키가이샤 신가와
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2018-11-02
Publication date: 2020-06-08
Also published as: US20210185828A1; CN111315519A; TWI683719B; JP6779548B2; TW202017682A; WO2019093232A1; KR102260077B1; JPWO2019093232A1

Abstract

플럭스 모음 장치(10)는 플럭스(51)를 모으는 오목부(13)를 가지는 스테이지(12)와, 플럭스(51)가 들어가는 관통공(21)을 가지는 환상 부재이며, 스테이지(12)의 표면(14)을 왕복하여 관통공(21)에 들어있는 플럭스(51)를 오목부(13)에 공급함과 아울러, 바닥면(22)으로 플럭스의 표면을 고르게 하는 플럭스 포트(20)와, 스테이지(12)를 냉각시키는 냉각 기구(30)를 가진다. 이것에 의해, 플럭스 모음 장치에 있어서 스테이지의 온도 상승을 억제한다.

Description

플럭스 모음 장치

본 발명은 플럭스 모음 장치의 구조에 관한 것이다. 특히, 전자 부품의 돌기 전극에 플럭스를 전사하는 플럭스 전사 장치에 사용되는 플럭스 모음 장치의 구조에 관한 것이다.

최근, 반도체 등의 전자 부품에 돌기 전극(예를 들면 땜납 범프)을 형성해두고, 전자 부품을 픽업하여 반전시켜, 돌기 전극을 프린트 기판의 전극 패드 상에 재치하고, 고온으로 가열하여 돌기 전극의 땜납을 용융시켜 전자 부품을 프린트 기판에 접합하는 플립 칩 본딩 방법이 많이 사용되어오고 있다. 이 플립 칩 본딩 방법에 있어서는, 땜납과 전극 패드의 접속성을 높이기 위해서, 돌기 전극(땜납 범프)의 표면에 플럭스(산화막 제거제 또는 표면 활성제)를 전사하고나서 돌기 전극을 전극 패드 상에 재치하는 방법이 사용되고 있다.

전자 부품의 돌기 전극에 플럭스를 전사할 때는, 오목부에 모은 얇은 플럭스층 중에 전자 부품의 돌기 전극을 침지시켜 돌기 전극의 선단에 플럭스를 전사하는 장치가 사용된다. 이 장치는 플럭스를 모으는 오목부를 가지는 스테이지와, 플럭스가 들어가는 관통공을 가지는 플럭스 포트를 가지고 있고, 스테이지의 표면을 따라 플럭스 포트를 왕복시켜, 스테이지의 오목부에 플럭스를 공급함과 아울러, 플럭스 포트의 바닥면으로 오목부에 모은 플럭스의 액 표면을 평활하게 하는 것이 사용된다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

국제공개 제2016/075982호

그런데, 플럭스는 온도가 올라가면 고화하는 등 변질하는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 전자 부품의 돌기 전극을 스테이지의 오목부에 모은 플럭스에 침지시킬 때는, 전자 부품 및 전자 부품을 흡착 고정하는 본딩 툴, 히터 등의 온도를 플럭스 포트 안에서 대기중인 플럭스가 변질되지 않는 온도까지 냉각시켜, 침지시에 플럭스 포트 안에서 대기중인 플럭스의 온도가 상승하는 것을 억제하는 것이 필요했다. 그러나, 본딩 툴, 히터 등의 온도를 본딩시의 온도로부터 냉각시키기 위해서는 시간이 걸리기 때문에, 침지시의 본딩 툴, 히터의 온도가 낮아질수록 생산성이 낮아져버린다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 플럭스 모음 장치에 있어서 스테이지의 온도 상승을 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 플럭스 모음 장치는 플럭스를 모으는 오목부를 가지는 스테이지와, 플럭스가 들어가는 관통공을 가지는 환상 부재이며, 스테이지의 표면을 왕복하여 관통공에 들어있는 플럭스를 오목부에 공급함과 아울러, 바닥면으로 플럭스의 표면을 고르게 하는 플럭스 포트와, 스테이지를 냉각시키는 냉각 기구를 가지는 것을 특징으로 한다.

플럭스 모음 장치로서, 냉각 기구는 펠티에 소자로 해도 된다.

본 발명은 플럭스 모음 장치에 있어서 스테이지의 온도 상승을 억제할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플럭스 모음 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플럭스 모음 장치의 구성을 나타내는 평면단면도이다.
도 2a는 도 1a에 나타내는 플럭스 모음 장치의 동작을 나타내는 평면도이다.
도 2b는 도 1b에 나타내는 플럭스 모음 장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1a, 도 1b에 나타내는 플럭스 모음 장치에 고온의 본딩 툴을 강하시킨 상태를 나타내는 설명도이다.
도 4는 도 1a, 도 1b에 나타내는 플럭스 모음 장치를 구비하는 본딩 장치를 사용하여 플립 칩 본딩을 행했을 때의 본딩 툴의 높이와 온도의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 실시형태의 플럭스 모음 장치(100)에 대해 설명한다. 도 1a, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 플럭스 모음 장치(100)는 플럭스를 모으는 오목부(13)를 가지는 스테이지(12)와, 플럭스(51)를 오목부(13)에 공급함과 아울러, 그 바닥면(22)으로 플럭스의 표면을 고르게 하는 플럭스 포트(20)와, 스테이지(12)를 냉각시키는 냉각 기구(30)를 가지고 있다. 플럭스 포트(20)는 도시하지 않는 구동 기구로 X방향으로 왕복 이동한다. 이하의 설명에서는 플럭스 포트(20)의 왕복 이동 방향을 X방향, 그 직각 방향을 Y방향, 상하 방향을 Z방향으로 하여 설명한다.

도 1a, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 스테이지(12)는 표면(14)으로부터 함몰되어 플럭스를 모으는 오목부(13)를 가지고 있다. 오목부(13)는 폭(W)으로 왕복 이동 방향(X방향)으로 뻗어 있다. 오목부(13)의 깊이는 반도체 등의 전자 부품의 돌기 전극을 침지시킬 수 있는 깊이이며, 예를 들면 10~20μm정도이면 된다.

도 1a, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 플럭스 포트(20)는 플럭스(51)가 들어가는 Z방향으로 관통하는 관통공(21)을 가지는 환상 부재이며, 관통공(21)에 넣은 플럭스(51)를 관통공(21)의 스테이지측 개구로부터 오목부(13)에 공급함과 아울러, 그 바닥면(22)으로 플럭스의 표면을 고르게 하는 것이다. 이 관통공(21)은 오목부(13)와 마찬가지로 폭(W)의 사각 구멍이다.

또 스테이지(12)의 하측에는 냉각 기구(30)가 부착되어 있다. 냉각 기구(30)는 예를 들면 방열 핀이어도 되고, 펠티에 소자를 사용한 것이어도 된다.

도 2a, 도 2b를 참조하면서, 이와 같이 구성된 플럭스 모음 장치(100)의 동작에 대해 설명한다. 도 2a, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 초기 상태에서는, 플럭스 포트(20)는 오목부(13)의 X방향 플러스측에서 냉각 기구(30)의 상측에 위치하고 있다. 이 상태에서 플럭스 포트(20)의 관통공(21) 안에 플럭스(51)를 충전한다. 플럭스 포트(20)의 바닥면(22)은 스테이지(12)의 표면(14)에 밀착되어 있으므로, 플럭스(51)는 관통공(21)으로부터 외부로 유출되지 않고, 관통공(21)의 내측 공간에 유지된다.

이어서, 도시하지 않는 구동 기구에 의해, 플럭스 포트(20)를 X방향 마이너스측을 향하여 이동시킨다. 플럭스 포트(20)의 관통공(21)이 오목부(13)의 상방에 오면, 관통공(21) 안에 충전되어 있던 플럭스(51)가 스테이지(12)의 오목부(13) 안으로 낙하해온다. 오목부(13)로 낙하한 플럭스(51)는 플럭스 포트(20)의 바닥면(22)으로 표면이 고르게 되어, 오목부(13)의 깊이와 대략 동일 깊이의 플럭스(53)가 된다. 플럭스 포트(20)는 오목부(13) 전체가 균일 두께의 플럭스(53)로 채워지도록 오목부(13) 상을 몇번정도 X방향으로 왕복 이동한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 오목부(13)에 플럭스(53)를 채웠다면, 도시하지 않는 구동 기구는 플럭스 포트(20)를 초기 위치로 되돌린다.

플럭스 포트(20)가 초기 위치로 되돌아가면, 도시하지 않는 구동 기구에 의해 본딩 헤드(41)가 오목부(13) 상으로 이동된다. 본딩 헤드(41)의 하면에는 단열재(42)를 끼우고 히터(43)와 본딩 툴(44)이 부착되어 있다. 또 본딩 툴(44)의 하면에는 반도체 다이(10)가 흡착 고정되어 있다. 반도체 다이(10)의 하면에는 땜납 범프(11)가 구성되어 있다. 이 때, 본딩 툴(44), 히터(43)의 온도는 100℃정도로 되어 있고, 반도체 다이(10), 땜납 범프(11)의 온도도 100℃정도로 되어 있다.

도시하지 않는 구동 장치로 본딩 헤드(41)를 강하시켜, 땜납 범프(11)를 오목부(13) 안의 플럭스(53)에 침지시키면, 땜납 범프(11)의 표면에 플럭스(53)가 전사된다. 이 때, 100℃정도로 되어 있는 반도체 다이(10), 본딩 툴(44), 히터(43)로부터의 복사열에 의해 스테이지(12)가 가열된다. 스테이지(12)를 가열한 열은 도 3에 나타내는 화살표(35, 36)로 나타내는 바와 같이 오목부(13)의 하부로부터 냉각 기구(30)를 향하여 흐르고, 냉각 기구(30)로부터 외부로 방출된다.

이와 같이, 본 실시형태의 플럭스 모음 장치(100)는 반도체 다이(10), 본딩 툴(44), 히터(43)가 스테이지(12)의 표면(14)에 접근했을 때 이들로부터 받는 복사열을 냉각 기구(30)로부터 외부로 방출하므로, 본딩 툴(44), 히터(43)의 온도가 종래의 60℃보다 고온인 100℃정도가 되어도 스테이지(12)의 온도가 과도하게 상승하여 플럭스 포트(20)에 충전되어 있는 플럭스(51)가 변질되는 것을 억제할 수 있다.

또 본딩시의 가열 온도는 땜납 범프(11)를 용융시키는 250℃정도의 온도이므로, 본 실시형태의 플럭스 모음 장치(100)를 사용하여 플립 칩 본딩을 행하는 경우, 본딩 툴(44), 히터(43)의 온도가 종래의 60℃보다 고온인 100℃정도에서 플럭스(53)로의 침지를 행할 수 있다. 이 때문에, 본딩 툴(44), 히터(43)를 냉각시키는 시간(도 4에 나타내는 시각(t4)-시각(t3))이 종래 기술의 플럭스 모음 장치(100)를 사용한 경우의 시간(도 4에 나타내는 시각(t8)-시각(t7))보다 짧아진다. 이것에 의해, 본딩의 사이클 타임을 도 4에 나타내는 종래 기술의 ΔT2로부터 ΔT1로 대폭 단축할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 플럭스 모음 장치(100)는 온도가 높은 본딩 툴(44), 히터(43)가 스테이지(12)에 접근했을 때의 스테이지(12)의 온도 상승을 억제할 수 있고, 본딩 툴(44), 히터(43)의 냉각 온도를 종래 기술보다 높게 할 수 있으므로, 본딩 툴(44), 히터(43)의 냉각 시간을 단축하고, 택트 타임을 짧게 할 수 있다.

10…반도체 다이 11…땜납 범프
12…스테이지 13…오목부
14…표면 20…플럭스 포트
21…관통공 22…바닥면
30…냉각 기구 35, 36…화살표
41…본딩 헤드 42…단열재
43…히터 44…본딩 툴
51, 53…플럭스

Claims

플럭스를 모으는 오목부를 가지는 스테이지와,
상기 플럭스가 들어가는 관통공을 가지는 환상 부재이며, 상기 스테이지의 표면을 왕복하여 상기 관통공에 들어있는 상기 플럭스를 상기 오목부에 공급함과 아울러, 바닥면으로 상기 플럭스의 표면을 고르게 하는 플럭스 포트와,
상기 스테이지를 냉각시키는 냉각 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 플럭스 모음 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 기구는 펠티에 소자인 것
을 특징으로 하는 플럭스 모음 장치.