KR20220052766A - 볼 어태치 장치 및 이를 이용한 볼 어태치 방법 - Google Patents

볼 어태치 장치 및 이를 이용한 볼 어태치 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220052766A
KR20220052766A KR1020200137080A KR20200137080A KR20220052766A KR 20220052766 A KR20220052766 A KR 20220052766A KR 1020200137080 A KR1020200137080 A KR 1020200137080A KR 20200137080 A KR20200137080 A KR 20200137080A KR 20220052766 A KR20220052766 A KR 20220052766A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
holding blocks
substrate
holding
ball
block
Prior art date
Application number
KR1020200137080A
Other languages
English (en)
Inventor
홍민기
이지혜
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020200137080A priority Critical patent/KR20220052766A/ko
Publication of KR20220052766A publication Critical patent/KR20220052766A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H01L23/49816—Spherical bumps on the substrate for external connection, e.g. ball grid arrays [BGA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/17—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/11001—Involving a temporary auxiliary member not forming part of the manufacturing apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate
    • H01L2224/11003—Involving a temporary auxiliary member not forming part of the manufacturing apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate for holding or transferring the bump preform
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/11011—Involving a permanent auxiliary member, i.e. a member which is left at least partly in the finished device, e.g. coating, dummy feature
    • H01L2224/11013—Involving a permanent auxiliary member, i.e. a member which is left at least partly in the finished device, e.g. coating, dummy feature for holding or confining the bump connector, e.g. solder flow barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

본 개시의 기술적 사상은 기판 상에 복수의 솔더볼을 부착시키는 볼 어태치 장치로서, 베이스; 및 상기 베이스 상에 배치되고, 각각 상기 복수의 솔더볼이 부착되는 바닥면을 가지는 복수의 홀딩 블록들;을 포함하고, 상기 복수의 홀딩 블록들 중 적어도 하나는 상기 베이스에 이동 가능하게 장착되고, 상기 복수의 홀딩 블록들 사이의 간격들은 상기 복수의 홀딩 블록들 중 적어도 하나의 이동에 의해 가변하도록 구성된 볼 어태치 장치를 제공한다.

Description

볼 어태치 장치 및 이를 이용한 볼 어태치 방법 {BALL ATTACH APPARATUS AND METHOD OF BALL ATTACH USING THE SAME}
본 개시의 기술적 사상은 솔더볼을 기판 상에 부착하는 볼 어태치 공정을 수행하기 위한 볼 어태치 장치와, 볼 어태치 장치를 이용한 볼 어태치 방법에 관한 것이다.
반도체 칩은 전기적 및 물리적 매개체인 범프를 통해 기판 상에 실장된다. 반도체 칩의 고집적화 추세에 따라 범프 간 간격이 줄어들고 있는 바, 범프의 사이즈를 작게 하면서도 범프의 사이즈를 균일하게 형성하기 위한 방안으로, 솔더볼을 이용하여 범프를 형성하고 있다. 최근에는, 복수의 솔더볼을 기판의 볼 랜드들에 부착하기 위해, 복수의 솔더볼을 흡착하여 이송하고 복수의 솔더볼을 기판의 볼 랜드들 상에 부착하는 솔더볼 어태치 툴이 널리 이용되고 있다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 솔더볼을 기판 상에 부착하는 볼 어태치 공정을 수행하기 위한 볼 어태치 장치와, 볼 어태치 장치를 이용한 볼 어태치 방법을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상은 기판 상에 복수의 솔더볼을 부착시키는 볼 어태치 장치로서, 베이스; 및 상기 베이스 상에 배치되고, 각각 상기 복수의 솔더볼이 부착되는 바닥면을 가지는 복수의 홀딩 블록들;을 포함하고, 상기 복수의 홀딩 블록들 중 적어도 하나는 상기 베이스에 이동 가능하게 장착되고, 상기 복수의 홀딩 블록들 사이의 간격들은 상기 복수의 홀딩 블록들 중 적어도 하나의 이동에 의해 가변하도록 구성된 볼 어태치 장치를 제공한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상은 복수의 블록 영역을 포함하는 기판을 지지대 상에 로딩하는 단계; 상기 지지대 상에 탑재된 상기 기판의 상기 복수의 블록 영역의 위치들을 검출하는 단계; 각각 솔더볼들이 부착된 복수의 홀딩 블록을 준비하고, 검출된 상기 기판의 상기 복수의 블록 영역의 위치들을 기초로 복수의 홀딩 블록 사이의 간격들을 조절하는 단계; 및 상기 복수의 홀딩 블록 각각에 부착된 상기 솔더볼들을 기판 상에 부착시키는 단계;를 포함하는 볼 어태치 방법을 제공한다.
본 개시의 예시적인 실시예들에 따르면, 홀딩 블록들 간의 간격들을 유동적으로 조절할 수 있으므로, 기판이 변형된 경우에도 각 홀딩 블록과 기판의 각 블록 영역을 정렬시킬 수 있다. 이에 따라, 볼 어태치 공정 시 솔더볼과 기판의 볼 랜드 간의 정렬도가 향상되므로, 기판을 이용하여 제조된 반도체 패키지 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 볼 어태치 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 기판의 변형에 따른 볼 랜드의 위치 변화를 개념적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 볼 어태치 장치의 볼 이송 헤드를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 볼 어태치 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5 내지 도 11은 도 1에 도시된 볼 어태치 장치를 이용한 볼 어태치 방법을 순차적으로 나타내는 구성도들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 기술적 사상의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 볼 어태치 장치(100)를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 볼 어태치 장치(100)는 기판(10) 상에 복수의 솔더볼(20)을 부착하기 위한 볼 어태치 공정을 수행하도록 구성될 수 있다. 보다 상세하게, 볼 어태치 장치(100)는 솔더볼 공급 모듈에서 공급된 복수의 솔더볼(20)을 볼 이송 헤드(101)를 이용하여 흡착 지지하고, 복수의 솔더볼(20)이 부착된 볼 이송 헤드(101)를 기판(10)이 탑재된 지지대(160) 위로 이송하고, 복수의 솔더볼(20)을 기판(10)에 부착시키는 일련의 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 개시에서, 설명의 편의상 볼 어태치 장치(100)는 솔더볼(20)을 이용하여 볼 어태치 공정을 수행하는 것으로 설명된다. 그러나, 볼 어태치 장치(100)는 솔더볼(20)에 한정되지 않고 구리, 알루미늄 등의 도전성 물질로 형성된 도전성 연결 부재를 이용하여 볼 어태치 공정을 수행하는 것으로 이해될 수 있다.
도 1을 참조하면, 볼 어태치 장치(100)는 복수의 솔더볼(20)이 부착되는 볼 이송 헤드(101) 및 기판(10)이 탑재되는 지지대(160)를 포함할 수 있다. 볼 이송 헤드(101)는 베이스(110)와, 베이스(110)에 장착된 복수의 홀딩 블록(120)을 포함할 수 있다.
지지대(160)는 기판(10)이 탑재되는 주면(main surface, 161)을 포함할 수 있다. 기판(10)은 볼 랜드들(12)이 제공된 제1 면에 반대된 제2 면이 지지대(160)의 주면(161)에 접촉하도록 지지대(160)에 탑재될 수 있다. 지지대(160)는, 예를 들어 기판(10)의 상기 제2 면이 지지대(160)의 주면(161)에 밀착되어 지지될 수 있도록, 기판(10)의 상기 제2 면을 진공 흡착하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 기판(10)은 반도체 칩을 기판(10)에 본딩하는 칩 본딩 공정과 상기 반도체 칩을 몰딩하는 몰딩 공정이 완료된 상태로, 볼 어태치 장치(100)에 제공될 수 있다. 구체적으로 도시되지는 않았으나, 기판(10)의 제2 면 상에는 반도체 칩 및 상기 반도체 칩을 감싸는 몰딩재가 배치될 수 있다.
기판(10)은 복수의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)이 일체로 연결된 PCB 스트립일 수 있다. 물론, 기판(10)은 PCB 스트립에 한정되지 않고, 패키지 단위의 개별 PCB이거나, 또는 쏘잉 공정을 통해 개별 단위로 분리된 웨이퍼 또는 다이(die)에 해당할 수도 있다.
기판(10)은 각각 복수의 볼 랜드(12)를 포함하는 복수의 블록 영역(11)을 포함할 수 있다. 각 블록 영역(11)은 하나의 홀딩 블록(120)과 유사한 수준의 평면적을 가지는 영역일 수 있다. 여기서, 각 블록 영역(11)은 하나의 반도체 패키지를 구성하는 단일 패키지 단위에 해당하는 영역일 수도 있고, 또는 복수의 반도체 패키지를 구성하는 복수의 패키지 단위에 해당하는 영역일 수도 있다. 각 블록 영역(11)이 복수의 패키지 단위에 해당하는 영역인 경우, 각 블록 영역(11)은 볼 어태치 공정에 후속되는 쏘잉 공정을 통해 개별 패키지 단위들로 분리될 수 있다.
베이스(110)는 복수의 홀딩 블록(120)이 장착되는 제1 면(111)을 포함할 수 있다. 베이스(110)는 기판(10)이 탑재된 지지대(160)의 주면(161)에 평행한 방향(예를 들어, X 방향 및/또는 Y 방향)으로 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)는 지지대(160)의 주면(161)에 평행한 방향(예를 들어, X 방향 및/또는 Y 방향)으로 이동하여, 복수의 홀딩 블록(120)에 솔더볼들(20)을 공급하기 위한 볼 공급 스테이지(미도시)로부터 솔더볼들(20)을 지지대(160)에 탑재된 기판(10)에 부착시키기 위한 볼 어태치 공정이 수행되는 볼 어태치 스테이지 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다. 또한, 베이스(110)는 지지대(160)의 주면(161)에 수직한 방향(Z방향)으로 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)는 지지대(160)의 주면(161)에 수직한 방향(Z방향)으로 이동하여, 복수의 홀딩 블록(120)과 지지대(160) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 이러한 베이스(110)의 이동은 볼 이송 헤드(101)에 구비된 액츄에이터들에 의해 구현될 수 있다.
복수의 홀딩 블록(120)은 베이스(110)의 제1 면(111) 상에 1차원 어레이 또는 2차원 어레이 형태로 배열될 수 있다. 도 1에서는 베이스(110)의 제1 면(111) 상에 3개의 홀딩 블록들(120)이 배치된 것으로 예시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 홀딩 블록(120)의 개수는 2개이거나 또는 4개 이상일 수 있다. 또한, 복수의 홀딩 블록(120)의 배열에서, 하나의 행(row) 또는 하나의 열(column)에 포함된 홀딩 블록(120)의 개수는 2개 또는 4개 이상일 수 있다.
각 홀딩 블록(120)은 복수의 솔더볼(20)이 부착되는 바닥면을 포함할 수 있다. 각 홀딩 블록(120)은 상기 바닥면으로부터 연장된 진공 유로들(121)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 진공 유로들(121)은 각 홀딩 블록(120)에 구비된 하나의 캐비티와 연통할 수 있다.
볼 어태치 장치(100)는 진공 유로들(121)에 진공압을 인가하기 위한 진공 펌프(130)를 포함할 수 있다. 진공 펌프(130)는 진공 유로들(121)의 압력을 조절함으로써, 솔더볼들(20)이 홀딩 블록(120)의 바닥면에 부착되거나 솔더볼들(20)이 홀딩 블록(120)으로부터 분리되도록 한다.
예를 들어, 홀딩 블록(120)의 바닥면이 솔더볼들(20)에 인접하게 위치되었을 때, 진공 펌프(130)가 각 홀딩 블록(120)의 진공 유로들(121)에 진공압을 인가하게 되면, 홀딩 블록(120)의 바닥면을 통해 노출된 진공 유로들(121)의 단부들에 솔더볼들(20)이 진공 흡착될 수 있다. 즉, 진공 펌프(130)가 홀딩 블록(120)의 진공 유로들(121)에 진공압을 인가하게 되면, 홀딩 블록(120)의 바닥면 근방에는 주변 압력보다 낮은 압력이 형성되면서 솔더볼들(20)이 홀딩 블록(120)의 바닥면에 부착될 수 있다. 또한, 진공 펌프(130)는 홀딩 블록(120)의 진공 유로들(121)에 진공압을 해제(release) 또는 파기(terminate)함으로써, 솔더볼들(20)이 홀딩 블록(120)으로부터 분리 가능한 상태가 되도록 할 수 있다.
각 홀딩 블록(120)은 기판(10)의 하나의 블록 영역(11)에 대응될 수 있다. 각 홀딩 블록(120)은 기판(10)의 각 블록 영역(11)에 구비된 볼 랜드들(12)의 배열과 동일한 배열로 솔더볼들(20)을 부착하도록 구성되며, 1회의 볼 어태치 공정을 수행하여 하나의 블록 영역(11)에 포함된 볼 랜드들(12) 전부 상에 솔더볼들(20)을 부착시킬 수 있다.
복수의 홀딩 블록(120) 중 적어도 하나는 베이스(110)에 이동 가능하게 장착될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 복수의 홀딩 블록(120) 중 적어도 하나는 액츄에이터(125)에 의해 베이스(110)의 제1 면(111) 상에서 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 홀딩 블록(120) 중 적어도 하나는 베이스(110)의 제1 면(111) 상에서 기판(10)이 탑재된 지지대(160)의 주면(161)에 평행한 방향(예를 들어, X 방향 및/또는 Y 방향)으로 이동하도록 구성될 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에서, 볼 이송 헤드(101)에 구비된 복수의 홀딩 블록(120) 모두가 베이스(110)에 이동 가능하게 장착된 이동형 홀딩 블록에 해당할 수도 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 복수의 홀딩 블록(120) 중 일부는 베이스(110)에 대해 이동하도록 구성된 이동형 홀딩 블록이고, 다른 일부는 베이스(110)에 대해 위치 고정된 고정형 홀딩 블록일 수 있다.
복수의 홀딩 블록(120) 중 적어도 하나가 이동함에 따라, 복수의 홀딩 블록(120) 사이의 간격들(D1, D2)이 조절될 수 있다. 즉, 지지대(160)의 주면(161)에 평행한 방향(예를 들어, X 방향 및/또는 Y 방향)에 대해, 이웃하는 홀딩 블록들(120) 사이의 간격들(D1, D2)은 유동적으로 조절될 수 있다. 복수의 홀딩 블록(120) 사이의 간격들(D1, D2)은, 각 홀딩 블록(120)이 대응된 기판(10)의 각 블록 영역(11)에 정렬될 수 있도록 조절될 수 있다. 복수의 홀딩 블록(120) 사이의 간격들(D1, D2)은 서로 동일하게 조절될 수도 있고, 서로 다르게 조절될 수도 있다.
볼 어태치 장치(100)는 촬상부(170)를 포함할 수 있다. 촬상부(170)는 이미지 센서를 포함하는 카메라를 포함할 수 있다. 촬상부(170)는 지지대(160)에 탑재된 기판(10) 및/또는 볼 이송 헤드(101)에 구비된 홀딩 블록들(120)을 촬상하도록 구성될 수 있다. 상기 촬상부(170)는 지지대(160)에 탑재된 기판(10) 및/또는 볼 이송 헤드(101)의 홀딩 블록들(120)을 촬상하여 얻어진 이미지 신호들을 제어부(140)로 전송할 수 있다.
제어부(140)는 촬상부(170)에서 얻어진 이미지 신호를 처리할 수 있는 이미지 프로세서를 포함할 수 있다. 제어부(140)는 촬상부(170)에서 얻어진 이미지 신호를 기반으로, 지지대(160)에 탑재된 기판(10)의 복수의 블록 영역(11)의 위치들 및 홀딩 블록들(120)의 위치들을 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 미리 설정된 기준 위치에 대한 기판(10)의 복수의 블록 영역(11) 각각의 X 방향 및 Y 방향에 따른 상대 위치를 검출할 수 있고, 또한 미리 설정된 기준 위치에 대한 홀딩 블록들(120) 각각의 X 방향 및 Y 방향에 따른 상대 위치를 검출할 수 있다.
제어부(140)는 검출된 기판(10)의 복수의 블록 영역(11)의 위치들을 기반으로, 홀딩 블록들(120) 간의 간격들(D1, D2)을 조절할 수 있다. 제어부(140)는 홀딩 블록들(120)에 연결된 액츄에이터들(125)에 구동 제어 신호를 인가하여, 홀딩 블록들(120) 각각의 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 각 홀딩 블록(120)은 대응된 기판(10)의 블록 영역(11)에 정렬되도록 이동할 수 있다.
상기 제어부(140)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리 장치와, 소정의 연산 및 알고리즘을 수행하도록 구성된 프로세서, 예를 들어 마이크로 프로세서, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit) 등을 포함할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 전기적 신호를 수신 및 송신하기 위한 수신기 및 전송기를 포함할 수 있다.
도 2는 기판(10)의 변형에 따른 볼 랜드(12)의 위치 변화를 개념적으로 보여주는 평면도이다.
도 2에서, 참조번호 "11a" 및 "12a"는 각각 기판(10)의 변형 전 블록 영역(11) 및 볼 랜드(12)를 나타내고, 참조번호 "11b" 및 "12b"는 각각 고온에서 변형된 기판(10)의 블록 영역(11) 및 볼 랜드(12)를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 패키지의 제조에 이용되는 기판(10)이 다양한 물질이 포함된 복합 소재로 형성됨에 따라, 열 팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE) 차이에 기인한 기판(10)의 변형량을 예측하는데 어려움이 있다. 이러한 기판(10)의 변형은 볼 어태치 공정 시 솔더볼(20)과 기판(10)의 볼 랜드(12)가 오정렬되는 원인이 된다.
특히, 도 2에 예시된 바와 같이, 고온이 인가되어 기판(10)이 늘어난 경우, 블록 영역(11)의 위치 변화 및 볼 랜드(12)의 위치 변화는 X 방향 및 Y 방향을 따라 점점 누적되어 증가될 수 있다. 예컨대, 기판(10)의 제1 가장자리(EG1) 및 제2 가장자리(EG2)가 만나는 점을 기준 위치라 할 때, 기준 위치로부터 X 방향 및 Y 방향으로 멀어질수록, 볼 랜드(12)의 X 방향에 따른 위치 변화량 및 Y 방향에 따른 위치 변화량이 커질 수 있다. 이에 따라, 변형된 기판(10)의 위치 변화를 고려하지 않고 볼 어태치 공정을 수행하게 되면, 일부 블록 영역(11)에서 솔더볼(20)이 볼 랜드(12)를 벗어나게 되는 문제가 발생될 수도 있다.
그러나, 본 개시의 예시적인 실시예들에 따르면, 홀딩 블록들(120) 간의 간격들(D1, D2)을 유동적으로 조절할 수 있으므로, 기판(10)이 변형된 경우에도 각 홀딩 블록(120)과 기판(10)의 각 블록 영역(11)을 정렬시킬 수 있다. 이에 따라, 볼 어태치 공정 시 솔더볼(20)과 기판(10)의 볼 랜드(12) 간의 정렬도가 향상되므로, 기판(10)을 이용하여 제조된 반도체 패키지 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 3은 본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 볼 어태치 장치(100)의 볼 이송 헤드(101)를 나타내는 평면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 볼 이송 헤드(101)는 베이스(110)의 제1 면(111) 상에 2차원 어레이 형태로 배열된 복수의 홀딩 블록(120)을 포함할 수 있다. 즉, 복수의 홀딩 블록(120)은 n(n은 2 이상의 자연수)개의 행(row) 및 m(m은 2 이상의 자연수)개의 열(column)을 포함하는 2차원 어레이 형태의 배열을 가질 수 있다. 도 3에서는 3행 및 3열로 배열된 복수의 홀딩 블록(120)이 예시되며, n행 및 m열에 위치된 홀딩 블록(120)은 참조번호 "120(nm)"으로 표시된다. 예컨대, 참조번호 "120(21)"은 2행 및 1열에 위치된 홀딩 블록(120)을 나타낸다.
예시적인 실시예들에서, X 방향으로 나란하게 배열되어 하나의 행을 이루는 홀딩 블록들(120)을 홀딩 블록(120)의 제1 그룹으로 정의할 때, 홀딩 블록(120)의 제1 그룹에 포함된 홀딩 블록들(120) 사이의 간격들은 독립적으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 1행에 포함된 3개의 홀딩 블록들(120(11), 120(12), 120(13)) 사이의 X방향에 따른 간격들(DX1, DX2)은 독립적으로 조절될 수 있다. 마찬가지로, 2행에 포함된 3개의 홀딩 블록들(120(21), 120(22), 120(23)) 사이의 X방향에 따른 간격들 및 3행에 포함된 3개의 홀딩 블록들(120(31), 120(32), 120(33)) 사이의 X방향에 따른 간격들은 독립적으로 조절될 수 있다.
제어부(140)는 촬상부(170)에서 얻어진 이미지 신호를 기반으로 기판(10)의 블록 영역들(11) 각각의 X 방향에 따른 위치를 검출하고, 검출된 기판(10)의 블록 영역들(11) 각각의 X 방향에 따른 위치에 대한 정보를 기반으로 홀딩 블록(120)의 제1 그룹에 포함된 홀딩 블록들(120) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 홀딩 블록(120)의 제1 그룹에 포함된 홀딩 블록들(120) 사이의 간격이 조절되면, 홀딩 블록(120)의 제1 그룹에 포함된 홀딩 블록들(120)과 블록 영역들(11)을 X 방향으로 정렬시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에서, Y 방향으로 나란하게 배열되어 하나의 열을 이루는 홀딩 블록들(120)을 홀딩 블록(120)의 제2 그룹으로 정의할 때, 홀딩 블록(120)의 제2 그룹에 포함된 홀딩 블록들(120) 사이의 간격들은 독립적으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 1열에 포함된 3개의 홀딩 블록들(120(11), 120(21), 120(31)) 사이의 Y방향에 따른 간격들(DY1, DY2)은 독립적으로 조절될 수 있다. 마찬가지로, 2열에 포함된 3개의 홀딩 블록들(120(12), 120(22), 120(32)) 사이의 Y방향에 따른 간격들 및 3열에 포함된 3개의 홀딩 블록들(120(13), 120(23), 120(33)) 사이의 Y방향에 따른 간격들은 독립적으로 조절될 수 있다.
제어부(140)는 촬상부(170)에서 얻어진 이미지 신호를 기반으로 기판(10)의 블록 영역들(11) 각각의 Y 방향에 따른 위치를 검출하고, 검출된 기판(10)의 블록 영역들(11) 각각의 Y 방향에 따른 위치에 대한 정보를 기반으로 홀딩 블록(120)의 제2 그룹에 포함된 홀딩 블록들(120) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 홀딩 블록(120)의 제2 그룹에 포함된 홀딩 블록들(120) 사이의 간격이 조절되면, 홀딩 블록(120)의 제2 그룹에 포함된 홀딩 블록들(120)과 블록 영역들(11)을 Y 방향으로 정렬시킬 수 있다.
도 4는 본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 볼 어태치 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5 내지 도 11은 도 1에 도시된 볼 어태치 장치(100)를 이용한 볼 어태치 방법을 순차적으로 나타내는 구성도들이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기판(10)을 지지대(160) 상에 로딩한다(S110). 기판(10)은 다수의 PCB가 일체로 연결된 PCB 스트립일 수 있다. 기판(10)은 각각 복수의 블록 영역(11)을 포함할 수 있다. 각 블록 영역(11)은 일정 형태로 배열된 복수의 볼 랜드(12)를 포함할 수 있다.
S110 단계에서, 기판(10)은 볼 랜드들(12)이 배치된 기판(10)의 제1 면이 상방을 향하고 기판(10)의 제2 면이 지지대(160)의 주면(161)을 향하도록, 지지대(160) 상에 로딩될 수 있다. 지지대(160)는, 예를 들어 기판(10)을 진공 흡착함으로써, 기판(10)이 대체로 평평한 형태로 지지대(160)의 주면(161) 상에 탑재되도록 한다.
S110 단계에서, 기판(10)은 반도체 칩을 기판(10)에 본딩하는 칩 본딩 공정과 상기 반도체 칩을 몰딩하는 몰딩 공정이 완료된 상태로 지지대(160) 상에 로딩될 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 촬상부(170)를 이용하여 지지대(160)에 탑재된 기판(10)을 촬상하고, 촬상부(170)에서 얻어진 이미지 신호를 기반으로 기판(10)의 블록 영역들(11) 각각의 위치를 검출한다(S120).
S120 단계에서, 촬상부(170)는 지지대(160)에 탑재된 기판(10)을 촬상하여 이미지 신호를 생성하고, 생성된 이미지 신호를 제어부(140)에 전송할 수 있다. 제어부(140)는 촬상부(170)에서 전송된 이미지 신호를 기반으로, 기판(10)의 각 블록 영역(11)의 위치를 검출할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 미리 설정된 기준 위치에 대해, 기판(10)의 각 블록 영역(11)의 X 방향에 따른 상대 위치 및 Y 방향에 따른 상대 위치를 검출할 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 기판(10)의 볼 랜드들(12) 상에 플럭스(30)를 형성한다(S130). 예를 들어, 플럭스 툴은 플럭스 물질을 도팅(dotting) 방식으로 볼 랜드들(12) 각각 위에 플럭스 물질을 도포할 수 있다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 검출된 기판(10)의 블록 영역들(11) 각각의 위치를 기반으로, 홀딩 블록들(120) 간의 간격들(D1, D2)을 조절한다(S140).
S140 단계에서, 홀딩 블록들(120) 간의 간격들(D1, D2)을 조절하는 것은, 제어부(140)에서 검출된 기판(도 7의 10)의 각 블록 영역(도 7의 11)의 X 방향에 따른 상대 위치를 기반으로 홀딩 블록들(120) 간의 X 방향에 따른 간격들을 조절하는 것 및 제어부(140)에서 검출된 기판(도 7의 10)의 각 블록 영역(도 7의 11)의 Y 방향에 따른 상대 위치를 기반으로 홀딩 블록들(120) 간의 Y 방향에 따른 간격들을 조절하는 것을 포함할 수 있다.
S140 단계에서, 제어부(140)는 검출된 기판(10)의 블록 영역들(11) 각각의 위치에 대한 정보를 기반으로, 액츄에이터들(125)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 액츄에이터들(125)은 상기 구동 신호에 따라 홀딩 블록들(120)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시켜, 홀딩 블록들(120) 간의 간격들을 조절할 수 있다.
도 4 및 도 9를 참조하면, 홀딩 블록들(120) 간의 간격이 조절되면, 볼 이송 헤드(101)를 솔더볼 공급 모듈로 이동시키고, 홀딩 블록들(120)은 솔더볼들(20)을 진공 흡착하여 지지한다(S150).
S150 단계에서, 솔더볼 공급 모듈은 예를 들어, 솔더볼(20)이 수용된 볼 박스(200)와, 상기 볼 박스(200)를 진동시킬 수 있는 바이브레이터를 포함할 수 있다. 볼 이송 헤드(101)의 홀딩 블록들(120)이 볼 박스(200)에 수용된 솔더볼들(20)에 근접하도록 위치되면, 바이브레이터는 볼 박스(200)에 진동을 인가하여 솔더볼들(20)이 홀딩 블록들(120)의 바닥면들을 향해 튀어오르도록 한다. 이 때, 홀딩 블록들(120)의 진공 유로들(121)에 인가된 진공압에 의해, 솔더볼들(20)은 홀딩 블록들(120)의 바닥면들에 진공 흡착될 수 있다.
도 4 및 도 10을 참조하면, 솔더볼들(20)이 홀딩 블록들(120)에 진공 흡착되면, 홀딩 블록들(120)을 지지대(160)에 탑재된 기판(10) 위로 이동시킨다(S160).
S160 단계에서, 홀딩 블록들(120) 각각은 기판(10)의 블록 영역들(11) 각각에 정렬되도록 위치될 수 있다. 홀딩 블록들(120)의 간격들은 앞서 제어부(140)에서 검출된 기판(10)의 블록 영역들(11) 각각의 위치를 기반으로 조절된 바, 홀딩 블록들(120) 각각은 대응된 블록 영역(11)에 정렬될 수 있다.
도 4 및 도 11을 참조하면, 홀딩 블록들(120)에 흡착된 솔더볼들(20)을 기판(10)의 볼 랜드들(12) 상에 부착시킨다(S170).
S170 단계에서, 볼 이송 헤드(101)는 홀딩 블록들(120)에 흡착된 솔더볼들(20)이 볼 랜드들(12)에 접촉되는 위치로 하강하고, 진공 펌프(130)는 솔더볼들(20)이 홀딩 블록들(120)로부터 분리 가능한 상태가 되도록 홀딩 블록들(120)의 진공 유로들(121)에 인가된 진공압을 해제할 수 있다. 이후, 볼 이송 헤드(101)는 지지대(160)로부터 멀어지는 방향으로 이동되면, 솔더볼들(20)은 각각 플럭스(30)의 점착력에 의해 볼 랜드(12) 상에 고정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 솔더볼들(20)이 기판(10)의 볼 랜드들(12) 상에 부착되면, 기판(10)에 대한 리플로우 공정 및 플럭스(30) 클리닝 공정을 수행할 수 있다(S180). 상기 리플로우 공정에서, 상기 기판(10)은 열원을 가지는 리플로우 오븐에 투입되고, 열원에 의해 인가된 고온 조건에서 솔더볼(20)은 볼 랜드(12)와 접합될 수 있다. 상기 리플로우 공정 후에, 잔류하는 플럭스(30)를 제거하기 위한 플럭스(30) 클리닝 공정이 진행될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 볼 어태치 장치 101: 볼 이송 헤드
110: 베이스 120: 홀딩 블록
130: 진공 펌프 140: 제어부

Claims (10)

  1. 기판 상에 복수의 솔더볼을 부착시키는 볼 어태치 장치로서,
    베이스; 및
    상기 베이스 상에 배치되고, 각각 상기 복수의 솔더볼이 부착되는 바닥면을 가지는 복수의 홀딩 블록들;
    을 포함하고,
    상기 복수의 홀딩 블록들 중 적어도 하나는 상기 베이스에 이동 가능하게 장착되고,
    상기 복수의 홀딩 블록들 사이의 간격들은 상기 복수의 홀딩 블록들 중 적어도 하나의 이동에 의해 가변하도록 구성된 볼 어태치 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 탑재되는 주면을 포함하는 지지대를 더 포함하고,
    상기 복수의 홀딩 블록은 상기 지지대의 주면에 평행한 제1 방향으로 나란하게 배열된 홀딩 블록들이 포함된 제1 그룹의 홀딩 블록을 포함하고,
    상기 제1 그룹의 홀딩 블록에 포함된 홀딩 블록들은 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 상기 베이스에 장착된 볼 어태치 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 홀딩 블록의 제1 그룹은 3개 이상의 홀딩 블록들을 포함하고,
    상기 홀딩 블록의 제1 그룹에 포함된 3개 이상의 홀딩 블록들 사이의 간격들은 가변되도록 구성된 볼 어태치 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 홀딩 블록은 상기 지지대의 주면에 평행하고 상기 제1 방향에 수직된 제2 방향으로 나란하게 배열된 홀딩 블록들이 포함된 제2 그룹의 홀딩 블록을 포함하고,
    상기 제2 그룹의 홀딩 블록에 포함된 홀딩 블록들은 상기 제2 방향으로 이동 가능하게 상기 베이스에 장착된 볼 어태치 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 홀딩 블록의 제2 그룹은 3개 이상의 홀딩 블록들을 포함하고,
    상기 홀딩 블록의 제2 그룹에 포함된 3개 이상의 홀딩 블록들 사이의 간격들은 가변되도록 구성된 볼 어태치 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 홀딩 블록 각각은, 각 홀딩 블록의 상기 바닥면으로부터 연장된 복수의 진공 유로를 포함하고,
    상기 복수의 홀딩 블록 각각에 구비된 상기 복수의 진공 유로에 진공압을 인가하도록 구성된 진공 펌프를 더 포함하는 볼 어태치 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 각각 복수의 볼 랜드를 포함하는 복수의 블록 영역을 포함하고,
    상기 기판이 탑재되는 지지대; 및
    상기 지지대에 탑재된 상기 기판을 촬상하도록 구성된 촬상부;
    를 더 포함하는 볼 어태치 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 홀딩 블록들을 이동시키도록 구성된 액츄에이터들; 및
    제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 촬상부에서 전송된 신호를 기반으로 상기 기판의 상기 복수의 블록 영역의 위치들을 검출하고, 검출된 상기 기판의 상기 복수의 블록 영역의 위치들을 기초로 상기 복수의 홀딩 블록 사이의 간격들을 조절하기 위한 제어 신호를 상기 액츄에이터들에 인가하도록 구성된 볼 어태치 장치.
  9. 복수의 블록 영역을 포함하는 기판을 지지대 상에 로딩하는 단계;
    상기 지지대 상에 탑재된 상기 기판의 상기 복수의 블록 영역의 위치들을 검출하는 단계;
    각각 솔더볼들이 부착된 복수의 홀딩 블록을 준비하고, 검출된 상기 기판의 상기 복수의 블록 영역의 위치들을 기초로 복수의 홀딩 블록 사이의 간격들을 조절하는 단계; 및
    상기 복수의 홀딩 블록 각각에 부착된 상기 솔더볼들을 기판 상에 부착시키는 단계;
    를 포함하는 볼 어태치 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 홀딩 블록은 베이스의 일면 상에 어레이 형태로 배열되고,
    상기 복수의 홀딩 블록 사이의 간격들을 조절하는 단계에서, 상기 복수의 홀딩 블록 중 적어도 하나는 상기 베이스의 일면 상에서 이동하는 볼 어태치 방법.
KR1020200137080A 2020-10-21 2020-10-21 볼 어태치 장치 및 이를 이용한 볼 어태치 방법 KR20220052766A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200137080A KR20220052766A (ko) 2020-10-21 2020-10-21 볼 어태치 장치 및 이를 이용한 볼 어태치 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200137080A KR20220052766A (ko) 2020-10-21 2020-10-21 볼 어태치 장치 및 이를 이용한 볼 어태치 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220052766A true KR20220052766A (ko) 2022-04-28

Family

ID=81447943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200137080A KR20220052766A (ko) 2020-10-21 2020-10-21 볼 어태치 장치 및 이를 이용한 볼 어태치 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220052766A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7446398B2 (en) Bump pattern design for flip chip semiconductor package
US5174021A (en) Device manipulation apparatus and method
JP6781677B2 (ja) 電子部品の実装装置と実装方法、およびパッケージ部品の製造方法
GB2587106A (en) Integrated antenna array packaging structures and methods
US5567655A (en) Method for forming interior bond pads having zig-zag linear arrangement
US20240153931A1 (en) Semiconductor package and method of bonding workpieces
KR102468101B1 (ko) 소자 실장 장치
KR20220052766A (ko) 볼 어태치 장치 및 이를 이용한 볼 어태치 방법
US20190275600A1 (en) Flux transfer tool and flux transfer method
JP7154074B2 (ja) 素子実装装置及び素子実装基板の製造方法
KR20210052774A (ko) 플립칩 본딩 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법
CN112331582B (zh) 芯片贴装装置以及半导体器件的制造方法
CN110957230A (zh) 用于将导电球附接到基板的设备
KR20050107196A (ko) 반도체패키지로의 솔더 볼 접착을 위한 플럭스 도팅 장치
KR102079165B1 (ko) 전자소자 본딩 장치
TWI809393B (zh) 接合裝置以及接合頭調整方法
KR102037972B1 (ko) 다이 본딩 방법
US20230290666A1 (en) Semiconductor manufacturing apparatus, carrier jig, and manufacturing method of semiconductor device
JP7317354B2 (ja) 実装装置
US11850683B2 (en) Flux tool using elastic pad
KR20240040451A (ko) 코이닝 장치
WO2008033708A2 (en) Methods and apparatus for bonding electrical member to substrate
JP2000031633A (ja) 配線基板のはんだバンプ平坦化方法および装置
KR20210037431A (ko) 본딩 헤드, 이를 포함하는 다이 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법
KR100709129B1 (ko) 플립 칩 패키지 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination