KR20220169296A - 솔더볼 장착 장치 - Google Patents

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박민
이창준
장지영
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Abstract

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드를 포함하는 기판에 대한 솔더볼 장착 장치에 있어서, 바디부; 및 상기 바디부에 결합되며, 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀을 구비하는 핀 가이드; 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀에 각각 삽입되는 복수 개의 핀;을 포함하는 툴(tool)을 포함하고, 상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에 고분자 코팅액이 도포 및 건조되어 형성된 고분자 코팅층을 포함하는 솔더볼 장착 장치를 제공할 수 있다.
이 밖의 다양한 실시예가 가능한다.

Description

솔더볼 장착 장치{APPARATUS FOR ATTACHING SOLDER BALL}
본 개시의 다양한 실시예들은 솔더볼 장착 장치에 대한 것으로, 상세하게는 미세 솔더볼을 픽업 및 장착하는 과정에서, 플럭스 및 이물질에 의한 툴의 오염을 방지한 솔더볼 장착 장치에 관한 것이다.
웨이퍼가 보다 얇아지고 입출력(I/O) 단자가 늘어나는 등 전자기기의 고성능, 저전력, 경박단소 추세가 계속되면서, 최근에는 마이크로 솔더볼을 이용하는 PCB 제작 방식이나, 웨이퍼에 범프볼인 솔더볼을 안착하여 패키지를 제조하는 WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package) 방식의 기술들이 개발되고 있다.
일반적으로, BGA(ball grid array) 반도체 패키지의 제조 공정은 다수의 반도체 칩의 형성되어 있는 웨이퍼(wafer)를 각각의 단위 유닛(unit)으로 잘라내는 절단 공정, 그 반도체 칩을 미리 마련된 인쇄회로기판의 소정 영역에 접착시키는 반도체 칩 접착 공정, 그 반도체 칩과 인쇄회로기판을 전도성 와이어 등을 이용하여 전기적으로 연결하는 와이어 본딩(wire bonding) 공정, 그 반도체 칩 등을 외부의 환경으로부터 보호하기 위해 봉지수단으로 봉지하는 봉지 공정, 그 인쇄회로기판의 입/출력단자로 사용하기 위해 인쇄회로기판의 일면에 솔더볼(solder ball)을 융착하는 솔더볼 융착 공정, 그 인쇄회로기판에서 소정의 반도체패키지 단위 유닛(unit)으로 분리하는 싱귤레이션(singulation) 공정 등으로 이루어질 수 있다.
여기서 솔더볼 융착 공정은 인쇄회로기판에서 솔더볼이 융착될 부분 에 미리 소정의 액상의 플럭스(용제)(flux)를 분사한 다음, 솔더볼을 부착시킨 후 인쇄회로기판을 퍼니스(furnace)에 넣어 솔더볼이 융착 되도록 한다. 이와 같이 솔더볼을 융착 시키기 위해서는 인쇄회로기판 상에 솔더볼을 부착시키는 솔더볼 부착 단계가 선행되며, 솔더볼 장착 장치는 이러한 솔더볼 부착 단계에서 사용될 수 있다.
솔더볼을 부착하는 단계에서, 솔더볼 장착 장치는 플럭스 분사 툴과, 솔더볼 어태치 툴을 이용할 수 있다. 플럭스 분사 툴은, 인쇄회로기판에 형성된 패드에 플럭스를 도포하는 역할을 하고, 솔더볼 어태치 툴은 솔더볼을 흡착 및 픽업하여 플럭스가 분사된 패드에 부착하는 역할을 할 수 있다.
상기 솔더볼을 부착하는 단계에서, 솔더볼이 누락되거나 솔더볼의 크기, 위치 및 부착높이의 비정상, 솔더볼의 변형 및 형상불량 등이 발생될 수 있으며, 결과적으로 솔더볼을 얼마나 정확하게 정상적으로 부착(Attaching)하느냐가 반도체 수율 (Yield)을 결정하는 중요한 요소 중 하나가 될 수 있다.
종래의 솔더볼 어태치 툴에서는 솔더볼 어태치 툴이 솔더볼을 픽업하여 이동하는 과정에서 솔더볼이 솔더볼 어태치 툴로부터 이탈되는 문제점이 있었다. 또한, 솔더볼 어태치 툴로 솔더볼을 픽업 및 이동하는 과정에서 솔더볼 어태치 툴의 표면에 묻은 각종 액체 상태의 플럭스(flux)가 묻고, 이후 새로운 솔더볼을 부착시키는 과정에서 툴 표면에 묻은 플럭스 때문에 솔더볼 픽업 중에 다른 솔더볼(extra ball)이 달라붙거나, 일부 솔더볼이 이탈(missing ball)되는 현상이 발생되어 솔더볼이 용이하게 부착되지 않는 등의 문제점이 있었다. 또한, 솔더볼 어태치 공정 설비 고장의 대략 80%가 툴 오염에 의한 고장으로 조사된 바 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 솔더볼 어태치 툴의 표면에 오염 물질(예: 플럭스)가 묻는 현상을 방지하고, 솔더볼이 이탈되는 위험도 방지하는 솔더볼 장착 장치를 제공하고자 한다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드를 포함하는 기판에 대한 솔더볼 장착 장치에 있어서, 바디부; 및 상기 바디부에 결합되며, 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀을 구비하는 핀 가이드; 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀에 각각 삽입되는 복수 개의 핀;을 포함하는 툴(tool)을 포함하고, 상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에 고분자 코팅액이 도포 및 건조되어 형성된 고분자 코팅층을 포함하는 솔더볼 장착 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 솔더볼 장착 장치의 툴(tool) 오염 방지 방법에 있어서, 상기 툴의 표면에 요철을 형성하는 단계; 상기 툴의 표면에 친수성 프라이머를 도포하고 경화시키는 단계; 및 상기 툴의 표면에 소수성 나노 코팅액을 도포하고 경화시키는 단계;를 포함하는 솔더볼 장착 장치의 툴 오염 방지 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드를 포함하는 기판에 대한 솔더볼 장착 장치에 있어서, 바디부; 및 상기 바디부에 결합되며, 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀을 구비하는 핀 가이드; 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀에 각각 삽입되는 복수 개의 핀;을 포함하는 툴(tool)을 포함하고, 상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에는 미세 요철이 형성되고, 상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면 상에 친수성(hydrophillic)의 제 1 코팅층과, 소수성(hydrophobic)의 제 2 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 미세 솔더볼을 픽업 및 장착하는 과정에서, 플럭스 및 이물질에 의한 솔더볼 어태치 툴의 오염에 의해 발생되는 장치의 오동작 및 불량 발생을 효율적으로 방지할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 플럭스를 도포하거나, 솔더볼을 픽업 및 장착하는 과정에서, 솔더볼 어태치 툴의 고속 가동에 따른 오염으로 솔더볼이 포도송이처럼 달라붙는 것과 같은 비정상적인 부착 현상을 방지하고, 볼 날림에 의한 장치의 오동작 및 불량 발생을 방지할 수 있다. 장치의 오동작 및 불량 발생을 방지함에 따라 생산 수율(yield)을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 공정을 나타내는 개념도이다.
도 3은, 다양한 실시예들에 따른, 툴 오염에 따른 솔더볼의 비정상적인 부착 현상을 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치의 표면에 형성된 코팅층을 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치의 코팅 전 및 코팅 후의 표면 접촉각을 나타내는 도면이다
도 7은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치의 표면을 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치의 표면에 형성된 코팅층을 확대한 도면이다.
도 9는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 연마 방법에 의해 형성된 코팅층에 대한 무진천 테스트 후 접촉각을 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 코팅층이 적용된 솔더볼 장착 장치의 접촉각을 확인하는 방법을 나타내는 도면이다.
본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
도 1은, BGA(ball grid array) 반도체 패키지의 솔더볼 장착 장치(1)를 나타내는 사시도이다.
도 1에서는 위 또는 아래로 승강 가능한 솔더볼 장착 장치(1)와, 일 방향(예: 수평 방향)으로 이송 가능한 테이블(2)이 도시될 수 있다. 상기 테이블(2)의 일면(2')에는 적어도 하나의 반도체(3)가 배치될 수 있고, 솔더볼 장착 장치(1)는 기판 영역(3')에 대응하여 위 또는 아래로 승강 가능하도록 배치될 수 있다.
솔더볼 장착 장치(1)를 이용한 솔더볼 어태치(solder ball attach 또는 solder ball mount) 공정은 상기 적어도 하나의 반도체(3)에 플럭스(flux)를 도포하고, 적어도 하나의 반도체(3) 상의 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드(P)에 솔더볼(solder ball)을 붙여주는 공정을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 솔더볼 장착 장치(1)는 플럭스 도포를 위한 플럭스 분사 툴(flux injection tool) 및 솔더볼 픽업 및 부착을 위한 솔더볼 어태치 툴(solder ball attach tool)을 포함할 수 있다. 상기 플럭스 분사 툴과 솔더볼 어태치 툴은 솔더볼 장착 장치(1)의 저면에 형성된 마운트 블록(미도시)을 통해 탈착 가능하게 구비될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 솔더볼 장착 장치(1)에 플럭스 분사 툴을 먼저 장착시켜 플럭스를 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드(P) 영역에 분사하고, 플럭스 분사 툴을 제거한 뒤 솔더볼 어태치 툴을 장착시켜, 플럭스가 도포된 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드(P) 영역에 솔더볼 어태치 툴을 통해 미리 픽업된 솔더볼을 부착시킬 수 있다.
도 2는, 일 실시예에 따른, 솔더볼 장착 공정을 나타내는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른, 솔더볼 장착 장치(1)는 플럭스 분사 툴(10) 및 솔더볼 어태치 툴(20)을 이용하여 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드(P) 영역에 솔더볼을 장착시킬 수 있다.
솔더볼은 장착 장치(1)의 플럭스 분사 툴(10)은, 예를 들면, 바디부(4)와, 상기 바디부(4)에 결합되며 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드(P)에 대응하는 복수 개의 관통홀(12')을 구비하는 핀 가이드(12) 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드(P)에 대응하는 복수 개의 관통홀(12')에 각각 삽입되는 복수 개의 플럭스 분사 핀(11)을 포함할 수 있다.
솔더볼은 장착 장치(1)의 솔더볼 어태치 툴(20)은, 예를 들면, 바디부(4)와, 상기 바디부(4)에 결합되며, 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드(P)에 대응하는 복수 개의 흡착홀(22')을 구비하는 핀 가이드(22) 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드(P)에 대응하는 복수 개의 흡착홀(22')에 각각 삽입되는 복수 개의 솔더볼 어태치 핀(21)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 플럭스 분사 툴(10)의 바디부(4)는 상기 솔더볼 어태치 툴(20)의 바디부(4)와 동일하거나, 또는 상이한 구성일 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른, 상기 솔더볼 장착 장치(1)를 이용하여 적어도 하나의 반도체(예: 도 1의 적어도 하나의 반도체(3))의 배면에 솔더볼을 장착하는 공정을 설명한다. 이때 적어도 하나의 반도체(예: 도 1의 적어도 하나의 반도체(3))는 반도체 패키지(30) 형태로 구현될 수 있다. 반도체 패키지(30)는, 예를 들면, 에폭시 수지 또는 베이클라이트 수지와 같은 절연체로 만든 얇은 기판을 베이스(33)로 하며, 이 기판 위에 적어도 하나의 칩(chip)(C) 부품을 몰딩(32)하여 형성할 수 있다. 반도체 패키지(30)는 그 배면에 복수 개의 배선 패턴(34)이 형성될 수 있는데, 이 배선 패턴(34)은 도 1에서 전술한 복수 개의 패드(P)에 대응될 수 있다.
솔더볼 장착 장치(1)는 먼저, 도 2의 (a)를 참조하면, 플럭스 분사 툴(10)을 이용해 적어도 하나의 반도체(이하 '적어도 하나의 반도체 패키지(30)'를 예시로 설명함)의 배면에 플럭스(flux)를 분사할 수 있다. 플럭스(flux)는 로진(rosin)과 같은 점착성을 갖는 수지로서, 연화점이 낮고 산화 방지 성분을 가져 솔더볼의 SMT(surface mount technology) 공정상에서 필수적으로 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 배선 패턴(34) 상에 플럭스 분사 핀(11)에서 분사된 플럭스(F)를 돗팅(dotting)하여 끈적한 상태로 만들 수 있다. 다음으로 솔더볼 장착 장치(1)는, 도 2의 (b)를 참조하면, 솔더볼 어태치 툴(20)을 이용해 적어도 하나의 반도체 패키지(30)의 위로 솔더볼을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 솔더볼 장착 장치(1)는 적어도 하나의 반도체 패키지(30)의 플럭스가 돗팅된 배선 패턴(34)에 솔더볼 어태치 핀(21)에 의해 미리 픽업된 솔더볼(B)을 위치시킬 수 있다. 그리고, 도 2의 (c)를 참조하면, 적어도 하나의 반도체 패키지(30)의 배선 패턴(34)에 위치된 솔더볼(B)은 적어도 하나의 반도체 패키지(30)가 퍼니스(furnace)에 넣어져 가열되는 리플로우 공정에서 융착될 수 있다.
한편, 솔더볼 장착 장치(1)를 이용한 솔더볼 어태치(solder ball attach 또는 solder ball mount) 공정은 도 2를 통해 상술한 플럭스 분사 툴(10)을 사용하지 않고 플럭스를 도포하는 방법을 포함할 수도 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 솔더볼 장착 장치(1)는 솔더볼 어태치 툴(20)을 플럭스 저장조(storage tank)에 침지(dipping)하여 픽업된 솔더볼 표면에 플럭스를 묻히고, 이러한 솔더볼을 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드(P) 영역에 부착시킴으로써, 솔더볼을 장착할 수도 있다.
도 3은, 다양한 실시예들에 따른, 툴 오염에 따른 솔더볼의 비정상적인 부착 현상을 나타내는 도면이다.
도 3은, 제조된 반도체 패키지의 배선 패턴에 비정상적으로 부착된 솔더볼들을 나타낼 수 있다.
도 3의 (a)를 살펴보면, 어느 하나의 솔더볼 주변에, 다른 솔더볼이 부착될 수 있다. 또한, 도 3의 (b)를 살펴보면, 이물질(예: 실오라기)의 영향으로 인해 어느 하나의 솔더볼 주변에 복수개의 솔더볼이 포도송이 형태로 부착될 수도 있다. 또한, 도 3의 (c)를 살펴보면, 솔더볼의 공급과정에서 다량의 솔더볼이 동시에 유입되어 포도송이 형태로 부착될 수도 있다.
도 3은, 솔더볼 장착 장치(1)에 포함된 적어도 일부 구성, 예를 들면, 툴(플럭스 분사 툴(10) 및/또는 솔더볼 어태치 툴(20))의 오염에 의해 솔더볼들이 기 지정된 간격(예: 배선 패턴에 대응되는 간격)으로 이격되지 않고 비정상적인 간격으로 달라 붙은 실시예들을 도시할 수 있다. 예를 들면, 플럭스 분사 툴(10)의 플럭스 분사 핀(11)에서 분사된 플럭스(F)가 플럭스 분사 툴(10)의 배면(13)이나, 플럭스 분사 핀(11), 또는 플럭스 분사 툴(10) 주변 솔더볼 장착 장치(1)에 잔류할 수 있다. 또 한 예를 들면, 솔더볼 어태치 툴(20)의 배면(23)이나, 솔더볼 어태치 핀(21) 또는 솔더볼 어태치 툴(20) 주변이 잔류 플럭스나 이물질에 의해 오염될 수 있다. 또 다른 예로서, 플럭스 분사 툴(10)을 사용하지 않고 플럭스 저장조(storage tank)(미도시)에 솔더볼을 침지(dipping)하는 경우에도 솔더볼 어태치 툴(20)의 배면(23)이나, 솔더볼 어태치 핀(21) 또는 솔더볼 어태치 툴(20) 주변이 잔류 플럭스나 이물질에 의해 오염될 수 있다. 이와 같이 툴(플럭스 분사 툴(10) 및/또는 솔더볼 어태치 툴(20)) 주변의 오염들은 도 3에 도시된 실시예와 같은 솔더볼의 비정상적인 부착(예: 솔더볼의 오정렬, 솔더볼의 끼임, 솔더볼의 날림)을 야기할 뿐만 아니라, 솔더볼의 과공급, 핀의 끼임과 같은 설비 고장, 생산 수율(yield)의 저하를 야기할 수 있다.
도 4는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치(1)를 나타내는 도면이다. 도 5는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치(1)의 표면에 형성된 코팅층을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치(1)는 바디부(4) 및 상기 바디부(4)에 결합되며, 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀(120')을 구비하는 핀 가이드(120); 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀(120')에 각각 삽입되는 복수 개의 핀(110)을 포함하는 툴(tool)(100)을 포함할 수 있다. 그리고, 도 4에 개시된 실시예에 따른, 툴(100)은 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에 고분자 코팅액이 도포 및 건조되어 형성된 고분자 코팅층을 포함할 수 있다.
고분자 코팅층은, 툴(100)의 표면(130)에 도포 및 건조되어 형성된 제 1 코팅층(140)과, 상기 제 1 코팅층의 표면에 도포 및 건조되어 형성된 제 2 코팅층(150)을 포함할 수 있다.
여기서 제 1 코팅층(140)은 친수성(Hydrophilic) 물질, 예를 들면, 폴리 우레탄(Polyurethane), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리 도파민(Polydopamine), 및 실리콘(Silicone) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 제 2 코팅층(150)은 소수성(Hydrophobic) 물질, 예를 들면, 헵타데카프루오로 헥실트라이메톡시실레인(Heptadecafluoro hexyltrimethoxysilane), 폴리헥사 프루오로프로필렌(Polyhexafluoropropylene;PHFP), 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene;PTFE), 옥타데실트라이클로로실레인(Octadecyltrichlorosilane), 노나플루오로 헥실트리메톡시실레인(Nonafluoro hexyltrimethoxysilane) 및 파라핀 왁스(Paraffin wax) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
제 2 코팅층(150)은 툴(100)의 최외곽 표면을 형성할 수 있다. 한 예를 들면, 제 2 코팅층(150)은, 툴(100)에서 복수 개의 패드에 대응되는 표면(130) 상에 형성될 수 있다. 또 한 예를 들면, 제 2 코팅층(150)은 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 홀(120')의 표면과, 복수 개의 홀(120')에 각각 삽입되는 복수 개의 핀(110)의 단부(110a)를 포함하여 툴(100) 배면에 고루 형성될 수 있다.
제 2 코팅층(150)은 소수성(Hydrophobic) 물질로 이루어져, 액상의 플럭스(flux)나 기타 이물질이 주로 금속성 물질의 표면을 가지는 툴(100)에 부착되거나 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 한 예로, 툴(100)은 탄소강 금속, 합금강 금속, 합금공구강 금속, 또는 스테인리스강 금속 중 적어도 하나의 금속성 물질을 포함하여 형성될 수 있는데, 헵타데카프루오로헥실트라이메톡시실레인(Heptadecafluorohexyltrimethoxysilane), 폴리헥사프루오로프로필렌(Polyhexafluoropropylene;PHFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene;PTFE), 옥타데실트라이클로로실레인(Octadecyltrichlorosilane), 노나플루오로 헥실트리메톡시실레인(Nonafluoro hexyltrimethoxysilane) 및 파라핀 왁스(Paraffin wax) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함한 소수성 물질이 도포되어 플럭스나 기타 이물질이 부착되거나 잔류하는 것을 방지할 수 있다.
이에 제 1 코팅층(140)은 상기 제 2 코팅층(150)과 다른 극성인 친수성(Hydrophillic) 물질로 이루어지는데, 제 2 코팅층(150)이 금속성 물질을 포함하는 툴(100)의 표면에 보다 잘 코팅될 수 있도록 하는 프라이머(primer)로서 구비될 수 있다. 즉, 제 1 코팅층(140)은 제 2 코팅층(150)과 툴(100)의 표면(130)의 결합력(또는 부착성)을 높이기 위해 마련될 수 있다.
제 1 코팅층(140)은 제 2 코팅층(150)의 툴 표면(130)에의 결합력을 높이기 위해 구비되므로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 매우 얇은 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층(140)은 3 nm 내지 10 nm의 두께(t1)를 가지고 상기 제 2 코팅층(150)은 10 nm 내지 30nm의 두께(t2)를 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 코팅층(140)은 3.79 nm의 두께를 가지고, 제 2 코팅층(150)은 16.21 nm의 두께를 가지도록 도포하여 툴 표면(130)에 형성되는 고분자 코팅층의 전체 두께가 대략 20nm를 가지도록 형성할 수 있다.
도 6은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))의 툴(예: 도 4의 툴(100))의 표면에 코팅하기 전 및 코팅한 후의 표면 접촉각을 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)는 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))의 툴(예: 도 4의 툴(100))의 표면이 고분자 코팅층에 의해 코팅되기 전에 부착된 액체(예: 물 )의 접촉각을 나타낼 수 있으며, 도 6의 (b)는 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면이 고분자 코팅층에 의해 코팅된 후에 부착된 액체(예:물 )의 접촉각을 나타낼 수 있다.
도 6의 (a)를 참조하면, 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면에 고분자 코팅층(예: 도 4의 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층)이 코팅되기 전에 부착된 액체와의 접촉각(α)은, 예를 들면, 70˚의 접촉각을 형성하는 반면, 코팅된 후에 부착된 액체와의 접촉각(β)은, 예를 들면, 100˚의 접촉각을 형성하는 것을 확인할 수 있다. 액체와의 접촉각이 크다는 것은, 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100) 표면의 표면에너지가 작아 액체와의 부착력이 약해지는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면에 고분자 코팅층이 코팅된 이후에는 액체의 부착력이 저하되므로, 솔더볼 장착 장치(1)의 잔류물에 의한 오염도가 낮아질 수 있다.
솔더볼 장착 장치(1)의 잔류물에 의한 오염도는 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면에 형성된 고분자 코팅층(예: 도 4의 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층)의 내구성이 높을수록 낮아질 수 있다. 고분자 코팅층(예: 도 4의 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층)의 내구성이 높다는 것은 솔더볼 장착 장치(1)의 반복적인 사용에도 코팅층이 오래도록 유지되는 것을 의미할 수 있다. 이에 이하 도 7 및 도 8을 통해 후술하는 실시예들에 따르면, 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면에 고분자 코팅층의 내구성을 높이는 방법을 추가로 제공한다.
도 7은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))의 툴(예: 도 4의 툴(100))의 표면(예: 도 4의 표면(130))에 형성된 코팅층을 확대한 도면이다. 도 8은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))의 툴(예: 도 4의 툴(100))의 표면을 나타내는 도면이다. 도 9는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 연마 방법에 의해 형성된 코팅층에 대한 무진천 테스트 후 접촉각을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))의 툴(예: 도 4의 툴(100))의 표면(예: 도 4의 표면(130))에 형성된 고분자 코팅층의 내구성을 높이기 위하여, 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면에 요철(130')을 형성할 수 있다. 요철(130')은 제 1 코팅층(140) 및 제 2 코팅층(150)의 부착력을 높여주는 요소로서, 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면(예: 도 4의 표면(130))에 화학적 전해 연마 및/또는 플라즈마 처리에 의한 요철 형성 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 8의 (a)는 요철 형성 공정을 수행하지 않은 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))의 툴(예: 도 4의 툴(100))의 표면(130a)을 나타낼 수 있으며, 도 8의 (b)는 화학적 전해 연마에 의한 요철 형성 공정을 수행한 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면(130b)을 나타낼 수 있다. 도 8의 (c)는 플라즈마 처리에 의한 요철 형성 공정을 수행한 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면(130c)을 나타낼 수 있다. 도 8의 (d)는 화학적 전해 연마 및 플라즈마 처리, 두 가지 방법의 요철 형성 공정을 수행한 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면(130d)을 나타낼 수 있다.
화학적 전해 연마(electrolytic　polishing)에 의한 요철 형성 공정은, 탄소강 금속, 합금강 금속, 합금공구강 금속, 또는 스테인리스강 금속 중 적어도 하나의 금속성 물질을 포함하여 형성되는 툴(100)의 표면을 전해액에 침지시키는 공정일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 예컨대, 아세트산무수물, 알칼리, 또는 인산에 산화력이 높은　과염소산 또는 크롬산 등을 첨가한 전해액에 툴(100)을 소정 시간동안 침지시키면 툴(100)의 표면에 이물질은 제거되고 요철(130')이 형성된 표면을 얻을 수 있다. 이때 전해액의 종류를 금속에 따라 변경하거나, 전해액에 툴(100)을 침지시키는 시간을 조절하여 요철(130')이 형성된 표면의 거칠기를 조절할 수 있다.
플라즈마 처리에 의한 요철 형성 공정은, 예를 들어, 불활성 가스 또는 불활성 가스 및 수소 가스를 조합한 가스를 사용하여 툴(100)의 표면에 포함된 산소에 노출시키는 공정을 포함할 수 있다. 이때 불활성 가스 또는 불활성 가스 및 수소 가스를 조합한 가스와 산소의 환원 반응에 의해 툴(100)의 금속성 표면에 요철(130')을 형성할 수 있다. 상기 불활성 가스는 예를 들어, 아르곤, 핼륨, 네온, 크립톤, 크세논 등을 포함할 수 있다. 이때 플라즈마 가스 노출 시간, 및/또는 불활성 가스의 종류를 조절하여 요철(130')이 형성된 표면의 거칠기를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 화학적 전해 연마와 플라즈마 처리에 의한 요철 형성 공정을 모두 수행하여 툴(100)의 금속성 표면에 요철(130')을 형성할 수도 있다. 화학적 전해 연마와 플라즈마 처리에 의한 요철 형성 공정을 모두 수행하는 경우는 화학적 전해 연마와 플라즈마 처리에 의한 요철 형성 공정을 각각 수행하는 경우보다 요철(130')이 형성된 표면을 보다 거칠게 형성할 수 있다. 화학적 전해 연마와 플라즈마 처리에 의한 요철 형성 공정을 모두 수행하여 툴(100)의 금속성 표면에 요철(130')을 형성하는 경우에 있어서, 화학적 전해 연마를 통해 툴(100)의 금속성 표면에 기본 형상을 부여하고, 플라즈마 처리를 통해 툴(100)의 금속성 표면에 미세 요철을 부여할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 무진천 테스트 후 접촉각에 대한 그래프가 도시된다. 여기서 '무진천(lint free wiper)'은 예컨대, 보푸라기 없는 폴리에스터(polyester)를 의미할 수 있으며, '무진천 테스트'는 툴(100)의 표면을 액체(예: IPA 또는 플럭스)를 적신 무진천을 수회 이상 폴리싱한 뒤 접촉각을 확인하는 시험 방법일 수 있다.
도 9는 무진천 테스트에 따른 폴리싱 횟수에 따른 접촉각을 나타내는 그래프를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 9는 무진천 테스트를 수행하지 않은 상태에서 툴(100)의 표면에 액체(예: 플럭스)를 도포했을 때 측정되는 접촉각을 나타내는 그래프(g1)과, 10000회 이상의 무진천 테스트를 수행한 상태에서 툴(100)의 표면에 액체(예: 플럭스)를 도포했을 때 측정되는 접촉각을 나타내는 그래프(g2)과, 30000회 이상의 무진천 테스트를 수행한 상태에서 툴(100)의 표면에 액체(예: 플럭스)를 도포했을 때 측정되는 접촉각을 나타내는 그래프(g3)과, 50000회 이상의 무진천 테스트를 수행한 상태에서 툴(100)의 표면에 액체(예: 플럭스)를 도포했을 때 측정되는 접촉각을 나타내는 그래프(g4)가 도시될 수 있다.
그리고, 도 9의 (a)는, 요철 형성 공정을 수행하지 않은 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))의 툴(예: 도 4의 툴(100))의 표면(예: 도 8의 (a)의 표면(130a))에 폴리싱한 횟수에 따른 접촉각을 나타내는 그래프(g1 내지 g4)를 도시한다. 도 9의 (b)는, 화학식 전해 연마에 의한 요철 형성 공정을 수행한 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면(예: 도 8의 (b)의 표면(130b))에 폴리싱한 횟수에 따른 접촉각을 나타내는 그래프(g1 내지 g4)를 도시한다. 도 9의 (c)는, 불활성 가스를 이용하여 플라즈마 처리에 따른 요철 형성 공정을 수행한 솔더볼 장착 장치의 툴(100)의 표면(예: 도 8의 (c)의 표면(130c))에 폴리싱한 횟수에 따른 접촉각을 나타내는 그래프(g1 내지 g4)를 도시한다. 도 9의 (a)와 도 9의 (b), 그리고 도 9의 (a)와 도 9의 (c)를 비교하면, 요철 형성 공정을 수행하지 않은 것에 비해 화학식 전해 연마에 의한 요철 형성 공정을 수행한 툴(100)의 표면에서의 액체(예: 플럭스)에 대한 접촉각이 상대적으로 더 높은 것을 확인할 수 있다.
도 9의 (d)는, 불활성 가스 및 수소 가스를 조합한 가스를 이용하여 플라즈마 처리에 따른 요철 형성 공정을 수행한 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면(예: 도 8의 (c)의 표면(130c))에 폴리싱한 횟수에 따른 접촉각을 나타내는 그래프(g1 내지 g4)를 도시한다. 도 9의 (c)와 도 9의 (d)를 비교하면, 불활성 가스 및 수소 가스를 조합한 가스를 이용하여 플라즈마 처리를 수행하는 경우가 불활성 가스만을 이용하여 플라즈마 처리를 수행하는 경우보다 툴(100)의 표면에서의 액체(예: 플럭스)에 대한 접촉각이 상대적으로 더 높은 것을 확인할 수 있다.
도 9의 (e)는, 화학적 전해 연마에 따른 요철 형성 공정 및 불활성 가스를 이용하여 플라즈마 처리에 따른 요철 형성 공정을 모두 수행한 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면(예: 도 8의 (d)의 표면(130d))에 폴리싱한 횟수에 따른 접촉각을 나타내는 그래프(g1 내지 g4)를 도시한다. 도 9의 (f)는, 화학적 전해 연마에 따를 요철 형성 공정 및 불활성 가스 및 수소 가스를 조합한 가스를 이용하여 플라즈마 처리에 따른 요철 형성 공정을 모두 수행한 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면(예: 도 8의 (d)의 표면(130d))에 폴리싱한 횟수에 따른 접촉각을 나타내는 그래프(g1 내지 g4)를 도시한다. 앞서 살펴본, 도 9의 (a), (b), (c), (d)와, 도 9의 (e) 및 도 9의 (f)를 비교하면, 도시된 바와 같이, 화학적 전해 연마에 따른 요철 형성 공정과, 플라즈마 처리에 따른 요철 형성 공정을 모두 수행하는 경우에 툴(100)의 표면(예: 도 8의 (d)의 표면(130d))에 폴리싱한 횟수에 따른 접촉각이 상대적으로 가장 높게 형성되는 것을 확인할 수 있다.
상술한 실시예들을 종합하면, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치(1)는 툴(100)의 표면(130)에 고분자 코팅층(예: 제 1 코팅층(140) 및 제 2 코팅층(150))을 형성하고, 나아가, 툴의 표면(130)에 요철(130')을 형성하여 고분자 코팅층의 내구성을 높일 수 있다. 이에 따라 형성된 고분자 코팅층이 도포된 솔더볼 장착 장치(1)의 툴(100)의 표면(130)에는 오염 물질의 부착되고 잔류하는 현상이 효과적으로 방지될 수 있다.
이하에서는 오염 물질의 부착 및 잔류를 방지하고자 하는 솔더볼 장착 장치(1)를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 10은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 방오 성능이 구비된 툴(예: 도 4의 툴(100))을 포함하는 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))의 툴(예: 도 4의 툴(400)) 오염 방지 방법은, 툴(100)의 표면(예: 도 4의 포면(130))에 요철(예: 도 4의 요철(130'))을 형성하는 단계; 툴(100)의 표면에 친수성 프라이머를 도포하고 경화시키는 단계; 및 상기 툴의 표면에 소수성 나노 코팅액을 도포하고 경화시키는 단계;를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 툴의 표면에 요철을 형성하는 단계는, 도 10에 도시된 바와 같이 툴을 마련하는 단계(1010)와, 툴을 제 1 가공하는 단계(1020)와, 툴을 제 2 가공하는 단계(1030)를 포함할 수 있다.
툴(예: 도 4의 툴(100))을 마련하는 단계(1010)과 관련하여, 일 실시예에 따르면, 상기 툴(100)은, 솔더볼 어태치 툴(예: 도 2의 솔더볼 어태치 툴(20))일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 툴(100)은, 플럭스 분사 툴(예: 도 2의 플럭스 분사 툴(10))일 수도 있다. 예컨대, 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드 상에 플럭스를 분사하여 플럭스를 도포하는 실시예의 경우, 상기 솔더볼 어태치 툴(예: 도 2의 솔더볼 어태치 툴(20))뿐만 아니라 플럭스 분사 툴(예: 도 2의 플럭스 분사 툴(10))도 함께 툴의 표면에 요철을 형성하고, 표면에 고분자 코팅층을 형성하여 오염 방지 기구물을 형성할 수 있다. 다른 예로, 플럭스 분사 방식이 아닌, 솔더볼 어태치 툴(예: 도 2의 솔더볼 어태치 툴(20))을 플럭스 저장조에 침지시켜 솔더볼에 플럭스를 묻히는 실시예에서는 솔더볼 어태치 툴(예: 도 2의 솔더볼 어태치 툴(20))에만 요철을 형성하고, 표면에 고분자 코팅층을 형성하여 오염 방지 기구물을 형성할 수 있다.
툴(100)을 제 1 가공하는 단계(1020)와 관련하여, 먼저, 툴(100)을 화학식 전해 연마 처리하여 툴(100) 표면의 기본 형상을 제어할 수 있다. 툴(100)을 화학식 전해 연마 처리하면, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 툴(100) 표면의 이물질이 제거될 수 있다. 이때 툴(100) 표면의 거칠기는 전해액의 종류를 금속에 따라 변경하거나, 전해액에 툴(100)을 침지시키는 시간 조절에 의해 다양하게 설정될 수 있다.
툴(100)을 제 2 가공하는 단계(1030)와 관련하여, 화학식 전해 연마 처리된 툴(100)의 표면에, 추가적으로, 플라즈마 처리하여 툴(100) 표면에 미세 요철을 형성할 수 있다. 화학식 전해 연마 처리된 툴(100)에 플라즈마 처리를 추가하면 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이 울툴불퉁하게 높은 거칠기를 갖는 표면을 툴(100) 표면이 형성될 수 있다. 화학식 전해 연마 처리된 툴(100)의 표면에, 추가적으로, 플라즈마 처리함으로써 이후 수행하는 제 1 코팅층과 제 2 코팅층의 코팅 성능(예: 내구성)을 극대화시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 툴(100)의 표면에 친수성 프라이머를 도포하고 경화시키는 단계는, 툴(100)에 제 1 코팅층(예: 도 4의 제 1 코팅층(140))을 도포하는 단계(1040)을 포함할 수 있다. 그리고 제 1 코팅층을 도포한 후 이를 경화하는 단계(1050)을 더 포함할 수 있다.
툴(100)에 제 1 코팅층(140)을 도포하는 단계(1040)와 관련하여, 친수성 프라이머를 제 1 코팅액으로 활용하여, 툴의 표면에 도포할 수 있다. 예컨대, 상기 친수성 프라이머는, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리도파민(Polydopamine), 및 실리콘(Silicone) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 친수성 프라이머는 요철이 형성된 툴(100)의 표면에 침투할 수 있고, 요철에 침투된 친수성 프라이머에 의해 이후 추가로 도포되는 소수성 물질의 제 2 코팅액의 결합력이 증대될 수 있다. 경화 단계(1050)와 관련하여, 툴(100)에 도포된 제 1 코팅층(140)은 소정 시간 동안 경화되어 단단한 코팅층을 형성할 수 있다.
툴(100)에 제 2 코팅층(예: 도 4의 제 2 코팅층(150))을 도포하는 단계(1060)와 관련하여, 소수성 물질의 나노 코팅액을 제 2 코팅액으로 활용하여, 툴의 표면에 도포할 수 있다. 예컨대, 상기 소수성 물질의 나노 코팅액은, 헵타데카프루오로헥실트라이메톡시실레인(Heptadecafluorohexyltrimethoxysilane), 폴리헥사프루오로프로필렌(Polyhexafluoropropylene;PHFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene;PTFE), 옥타데실트라이클로로실레인(Octadecyltrichlorosilane), 노나플루오로 헥실트리메톡시실레인(Nonafluoro hexyltrimethoxysilane) 및 파라핀 왁스(Paraffin wax) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 소수성 물질의 나노 코팅액은 요철(예: 도 7의 요철(130'))이 형성된 툴(100)의 표면 및 제 1 코팅액의 표면에 도포될 수 있다. 경화 단계(1070)와 관련하여, 툴(100)에 도포된 제 2 코팅층(예: 도 4의 제 2 코팅층(150))은 소정 시간 동안 경화되어 제 1 코팅층(예: 도 4의 제 1 코팅층(140))과 함께 단단한 코팅층을 형성할 수 있다.
도 11은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 코팅층이 적용된 솔더볼 장착 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))의 접촉각을 확인하는 방법을 나타내는 도면이다.
솔더볼 전자 장치(예: 도 1의 솔더볼 장착 장치(1))가 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 오염 방지 성능을 구비했는지 여부를 측정하는 방법으로서, 도 6에 전술한 바와 같이 액체(예: 플럭스)의 툴 표면에의 접촉여부를 직접적으로 확인해볼수도 있으나, 이와 다른 방법으로 접촉각을 확인할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 툴(예: 도 4의 툴(100))의 표면(예: 도 4의 표면(130))에 요철(예: 도 7의 요철(130'))을 형성하고, 툴의 표면에 고분자 코팅층(예: 도 4의 제 1 코팅층(140) 및 제 2 코팅층(150))을 형성할 수 있다. 그리고 오염 방지 성능을 구비한 것과 대응되는 표면(210)과 오염 방지 성능을 구비하지 않은 표면(220)에 도 11에 도시된 바와 같이 다인 펜(dyne pen)을 그어봄으로써 표면 에너지를 측정할 수 있다. 예를 들어, 표면에 펜이 잘 그어지면(잉크가 잘 흡수된 경우) 기준보다 접촉각이 낮은 것, 즉 표면 에너지가 높은 것으로 확인할 수 있고, 반대로 표면에 펜이 잘 그어지지 않으면(잉크가 잘 흡수되지 않고 맺히는 경우) 기준보다 접촉각이 높은 것, 즉 표면 에너지가 낮은 것으로 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 미세 솔더볼을 픽업 및 장착하는 과정에서, 플럭스 및 이물질에 의한 솔더볼 어태치 툴의 오염에 의해 발생되는 장치의 오동작 및 불량 발생을 효율적으로 방지할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 플럭스를 도포하거나, 솔더볼을 픽업 및 장착하는 과정에서, 솔더볼 어태치 툴의 고속 가동에 따른 오염으로 솔더볼이 포도송이처럼 달라붙는 것과 같은 비정상적인 부착 현상을 방지하고, 볼 날림에 의한 장치의 오동작 및 불량 발생을 방지할 수 있다. 장치의 오동작 및 불량 발생을 방지함에 따라 생산 수율(yield)을 보다 향상시킬 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "연결되어", "접속되어", "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드를 포함하는 기판에 대한 솔더볼 장착 장치에 있어서, 바디부; 및 상기 바디부에 결합되며, 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀을 구비하는 핀 가이드; 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀에 각각 삽입되는 복수 개의 핀;을 포함하는 툴(tool)을 포함하고, 상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에 고분자 코팅액이 도포 및 건조되어 형성된 고분자 코팅층을 포함하는 솔더볼 장착 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 툴은, 플럭스를 분사하기 위한 복수 개의 플럭스 핀을 포함하는 플럭스 분사 툴일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 툴은, 복수 개의 솔더볼을 픽업 및 장착하기 위한 픽업 핀을 포함하는 솔더볼 어태치 툴일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 고분자 코팅층은 상기 툴의 일면에 도포 및 건조되어 형성된 제1 코팅층과, 상기 제 1 코팅층의 표면에 도포 및 건조되어 형성된 제 2 코팅층을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 코팅층은 친수성(hydrophillic) 물질을 포함하여 형성되고, 상기 제 2 코팅층은 소수성(hydrophobic) 물질을 포함하여 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 코팅층은 폴리 우레탄(Polyurethane), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리 도파민(Polydopamine), 및 실리콘(Silicone) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 코팅층은 헵타데카프루오로헥실트라이메톡시실레인(Heptadecafluorohexyltrimethoxysilane), 폴리헥사프루오로프로필렌(Polyhexafluoropropylene;PHFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene;PTFE), 옥타데실트라이클로로실레인(Octadecyltrichlorosilane), 노나플루오로 헥실트리메톡시실레인(Nonafluoro hexyltrimethoxysilane) 및 파라핀 왁스(Paraffin wax) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 툴은 탄소강, 합금강, 합금공구강, 또는 스테인리스강 금속 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 코팅층은 3 nm 내지 10 nm의 두께를 가지고 상기 제 2 코팅층은 10 nm 내지 30nm의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에는 요철이 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 요철은 화학적 전해 연마 공정을 통해 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 요철은 플라즈마 처리 공정을 통해 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 요철은 화학적 전해 연마 공정 및 플라즈마 처리 공정을 통해 형성될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 솔더볼 장착 장치의 툴(tool) 오염 방지 방법에 있어서, 상기 툴의 표면에 요철을 형성하는 단계; 상기 툴의 표면에 친수성 프라이머를 도포하고 경화시키는 단계; 및 상기 툴의 표면에 소수성 나노 코팅액을 도포하고 경화시키는 단계;를 포함하는 솔더볼 장착 장치의 툴 오염 방지 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 툴의 표면에 요철/ 형성하는 단계는 상기 툴의 표면을 화학적 전해 연마 공정을 통해 요철을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 툴의 표면에 요철/ 형성하는 단계는 상기 화학적 전해 연마 공정에 대하여, 추가적으로, 상기 툴의 표면을 플라즈마 처리를 통해 요철을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 친수성 프라이머는 폴리 우레탄(Polyurethane), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리 도파민(Polydopamine), 및 실리콘(Silicone) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 나노 코팅액은 헵타데카프루오로헥실트라이메톡시실레인(Heptadecafluorohexyltrimethoxysilane), 폴리헥사프루오로프로필렌(Polyhexafluoropropylene;PHFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene;PTFE), 옥타데실트라이클로로실레인(Octadecyltrichlorosilane), 노나플루오로 헥실트리메톡시실레인(Nonafluoro hexyltrimethoxysilane) 및 파라핀 왁스(Paraffin wax) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드를 포함하는 기판에 대한 솔더볼 장착 장치에 있어서, 바디부; 및 상기 바디부에 결합되며, 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀을 구비하는 핀 가이드; 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀에 각각 삽입되는 복수 개의 핀;을 포함하는 툴(tool)을 포함하고, 상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에는 미세 요철이 형성되고, 상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면 상에 친수성(hydrophillic)의 제 1 코팅층과, 소수성(hydrophobic)의 제 2 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 툴은, 플럭스를 분사하기 위한 복수 개의 플럭스 핀을 포함하는 플럭스 분사 툴, 또는, 복수 개의 솔더볼을 픽업 및 장착하기 위한 픽업 핀을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 솔더볼 장착 장치
110 : 핀
120 : 핀 가이드
130 : 툴 표면
130': 요철
140 : 제 1 코팅층
150 : 제 2 코팅층

Claims (20)

  1. 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드를 포함하는 기판에 대한 솔더볼 장착 장치에 있어서,
    바디부; 및
    상기 바디부에 결합되며, 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀을 구비하는 핀 가이드; 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀에 각각 삽입되는 복수 개의 핀;을 포함하는 툴(tool)을 포함하고,
    상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에 고분자 코팅액이 도포 및 건조되어 형성된 고분자 코팅층을 포함하는 솔더볼 장착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 툴은, 플럭스를 분사하기 위한 복수 개의 플럭스 핀을 포함하는 플럭스 분사 툴인 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 툴은, 복수 개의 솔더볼을 픽업 및 장착하기 위한 픽업 핀을 포함하는 솔더볼 어태치 툴인 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 코팅층은 상기 툴의 일면에 도포 및 건조되어 형성된 제1 코팅층과, 상기 제 1 코팅층의 표면에 도포 및 건조되어 형성된 제 2 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층은 친수성(hydrophillic) 물질을 포함하여 형성되고,
    상기 제 2 코팅층은 소수성(hydrophobic) 물질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층은 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리도파민(Polydopamine), 및 실리콘(Silicone) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 코팅층은 헵타데카프루오로헥실트라이메톡시실레인(Heptadecafluorohexyltrimethoxysilane), 폴리헥사프루오로프로필렌(Polyhexafluoropropylene;PHFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene;PTFE), 옥타데실트라이클로로실레인(Octadecyltrichlorosilane), 노나플루오로 헥실트리메톡시실레인(Nonafluoro hexyltrimethoxysilane) 및 파라핀 왁스(Paraffin wax) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 툴은 탄소강, 합금강, 합금공구강, 또는 스테인리스강 금속 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층은 3 nm 내지 10 nm의 두께를 가지고 상기 제 2 코팅층은 10 nm 내지 30nm의 두께를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에는 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 요철은 화학적 전해 연마 공정을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 요철은 플라즈마 처리 공정을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 요철은 화학적 전해 연마 공정 및 플라즈마 처리 공정을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  14. 솔더볼 장착 장치의 툴(tool) 오염 방지 방법에 있어서,
    상기 툴의 표면에 요철을 형성하는 단계;
    상기 툴의 표면에 친수성 프라이머를 도포하고 경화시키는 단계; 및
    상기 툴의 표면에 소수성 나노 코팅액을 도포하고 경화시키는 단계;를 포함하는 솔더볼 장착 장치의 툴 오염 방지 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 툴의 표면에 요철/ 형성하는 단계는,
    상기 툴의 표면을 화학적 전해 연마 공정을 통해 요철을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치의 툴 오염 방지 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 툴의 표면에 요철/ 형성하는 단계는
    상기 화학적 전해 연마 공정에 대하여, 추가적으로, 상기 툴의 표면을 플라즈마 처리를 통해 요철을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치의 툴 오염 방지 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 친수성 프라이머는 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리도파민(Polydopamine), 및 실리콘(Silicone) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치의 툴 오염 방지 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 나노 코팅액은 헵타데카프루오로헥실트라이메톡시실레인(Heptadecafluorohexyltrimethoxysilane), 폴리헥사프루오로프로필렌(Polyhexafluoropropylene;PHFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene;PTFE), 옥타데실트라이클로로실레인(Octadecyltrichlorosilane), 노나플루오로 헥실트리메톡시실레인(Nonafluoro hexyltrimethoxysilane) 및 파라핀 왁스(Paraffin wax) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치의 툴 오염 방지 방법.
  19. 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드를 포함하는 기판에 대한 솔더볼 장착 장치에 있어서,
    바디부; 및
    상기 바디부에 결합되며, 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀을 구비하는 핀 가이드; 및 상기 배선 패턴이 형성된 복수 개의 패드에 대응하는 복수 개의 홀에 각각 삽입되는 복수 개의 핀;을 포함하는 툴(tool)을 포함하고,
    상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면에는 미세 요철이 형성되고,
    상기 툴의 상기 복수 개의 패드에 대응되는 표면 상에 친수성(hydrophillic)의 제 1 코팅층과, 소수성(hydrophobic)의 제 2 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 툴은,
    플럭스를 분사하기 위한 복수 개의 플럭스 핀을 포함하는 플럭스 분사 툴, 또는, 복수 개의 솔더볼을 픽업 및 장착하기 위한 픽업 핀을 포함하는 솔더볼 어태치 툴인 것을 특징으로 하는 솔더볼 장착 장치.

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