KR20240053281A - 솔더 리플로우 시스템 및 이를 이용한 솔더 리플로우 방법 - Google Patents

솔더 리플로우 시스템 및 이를 이용한 솔더 리플로우 방법 Download PDF

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Abstract

솔더 리플로우 시스템은 솔더 리플로우 장치, 응축 장치 및 세정 장치를 포함할 수 있다. 상기 솔더 리플로우 장치는 반도체 패키지의 솔더를 열 전달 유체를 이용해서 리플로우시킬 수 있다. 상기 응축 장치는 상기 솔더 리플로우 장치에 의해 처리된 상기 반도체 패키지를 수용할 수 있다. 상기 응축 장치는 상기 열 전달 유체로부터 발생된 기체를 응축하여 액체로 전환시킬 수 있다. 상기 세정 장치는 상기 응축 장치에 의해 처리된 상기 반도체 패키지를 세정제를 이용해서 세정할 수 있다. 따라서, 반도체 패키지에 묻은 열 전달 유체가 응축 장치에 의해 제거되므로, 전달 유체가 세정제에 혼합되는 것이 방지되어, 세정제의 세정 능력이 유지될 수 있다.

Description

솔더 리플로우 시스템 및 이를 이용한 솔더 리플로우 방법{SOLDER REFLOW SYSTEM AND SOLDER REFLOW METHOD USING THE SAME}
본 발명은 솔더 리플로우 시스템 및 이를 이용한 솔더 리플로우 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게, 본 발명은 기상식 솔더링 방식을 이용한 솔더 리플로우 시스템 및 이러한 시스템을 이용해서 솔더를 리플로우하는 방법에 관한 것이다.
표면 실장 기술 분야에서 솔더 페이스트를 솔더링하기 위하여 대류 리플로우(convection reflow) 방식, 레이저 보조 본딩(laser assisted bonding) 방식, 기상식 솔더링(vapor phase soldering) 방식 등이 사용될 수 있다. 이 중에서, 상기 기상식 솔더링 방식의 경우, 가열된 열 전달 유체가 기판에 반도체 칩과 같은 전자 부품을 실장하기 위한 솔더로 열을 전달할 수 있다. 열을 전달한 열 전달 유체는 응축되어 액체가 될 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 솔더 리플로우 공정 이후, 반도체 패키지를 탈이온수를 이용해서 세정하는 공정이 수행될 수 있다. 반도체 패키지에 묻은 열 전달 유체가 탈이온수에 혼합될 수 있다. 열 전달 유체가 혼합된 탈이온수의 세정 능력이 저하될 수 있다.
또한, 솔더 리플로우 공정에서 발생된 퓸(fume)이 반도체 패키지에 묻게 되면, 반도체 패키지의 외관 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 퓸을 제거하기 위해서, 솔더 리플로우 장치를 주기적으로 세정하는 것이 요구될 수 있다.
본 발명은 열 전달 유체와 세정제의 혼합을 방지할 수 있는 솔더 리플로우 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 솔더 리플로우 시스템을 이용해서 솔더를 리플로우시키는 방법도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 솔더 리플로우 시스템은 솔더 리플로우 장치, 응축 장치 및 세정 장치를 포함할 수 있다. 상기 솔더 리플로우 장치는 반도체 패키지의 솔더를 열 전달 유체를 이용해서 리플로우시킬 수 있다. 상기 응축 장치는 상기 솔더 리플로우 장치에 의해 처리된 상기 반도체 패키지를 수용할 수 있다. 상기 응축 장치는 상기 열 전달 유체로부터 발생된 기체를 응축하여 액체로 전환시킬 수 있다. 상기 세정 장치는 상기 응축 장치에 의해 처리된 상기 반도체 패키지를 세정제를 이용해서 세정할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 솔더 리플로우 시스템은 솔더 리플로우 장치, 응축 장치, 도입 라인, 세정 장치 및 회수 라인을포함할 수 있다. 상기 솔더 리플로우 장치는 반도체 패키지의 솔더를 열 전달 유체를 이용해서 리플로우시킬 수 있다. 상기 응축 장치는 상기 솔더 리플로우 장치에 의해 처리된 상기 반도체 패키지를 수용할 수 있다. 상기 응축 장치는 상기 열 전달 유체로부터 발생된 기체를 응축하여 액체로 전환시킬 수 있다. 상기 도입 라인은 상기 솔더 리플로우 장치와 상기 응측 장치를 연결하여 상기 솔더 리플로우 장치 내에서 발생된 상기 기체를 상기 응축 장치로 도입시킬 수 있다. 상기 세정 장치는 상기 응축 장치에 의해 처리된 상기 반도체 패키지를 탈이온수를 이용해서 초음파 세정할 수 있다. 상기 회수 라인은 상기 솔더 리플로우 장치와 상기 응축 장치를 연결하여 상기 응축 장치에 의해 형성된 상기 액체를 상기 솔더 리플로우 장치로 회수시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 솔더 리플로우 방법에 따르면, 솔더 리플로우 장치를 이용해서 반도체 패키지의 솔더를 열 전달 유체를 이용해서 리플로우시킬 수 있다. 응축 장치를 이용해서 상기 열 전달 유체로부터 발생된 기체를 응축하여 액체로 전환시킬 수 있다. 세정 장치를 이용해서 상기 반도체 패키지를 세정제를 이용해서 세정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 솔더 리플로우 장치와 세정 장치 사이에 배치된 응축 장치가 열 전달 유체로부터 발생된 기체를 응축하여 액체로 전환시킬 수 있다. 따라서, 반도체 패키지에 묻은 열 전달 유체가 응축 장치에 의해 제거되므로, 열 전달 유체가 세정 장치로 도입되지 않을 수 있다. 결과적으로, 열 전달 유체가 세정제에 혼합되는 것이 방지되어, 세정제의 세정 능력이 유지될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 솔더 리플로우 시스템을 이용해서 솔더를 리플로우시키는 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 솔더 리플로우 시스템(1000)은 솔더 리플로우 장치(solder reflow apparatus)(100), 응축 장치(condensation apparatus)(200) 및 세정 장치(cleaning apparatus)(300)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 솔더 리플로우 장치(100), 응축 장치(200) 및 세정 장치(300)는 하나의 시스템 챔버(system chamber)(400) 내에 배치될 수 있다. 특히, 솔더 리플로우 장치(100), 응축 장치(200) 및 세정 장치(300)는 시스템 챔버(400) 내에 순차적으로 배치될 수 있다. 따라서, 응축 장치(200)는 솔더 리플로우 장치(100)와 세정 장치(300) 사이에 배치될 수 있다.
솔더 리플로우 장치(100)는 전자 부품(electronic device)을 기판에 솔더링(soldering)하는데 사용될 수 있다. 예를 들어서, 솔더 리플로우 장치(100)는 반도체 패키지(semiconductor package)(P)를 제조하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 반도체 패키지(P)는 패키지 기판(package substrate)(S), 반도체 칩(semiconductor chip)(C) 및 도전성 범프(conductive bump)(B)들을 포함할 수 있다. 패키지 기판(S)이 기판에 해당하고, 반도체 칩(C)이 전자 부품에 해당할 수 있다. 도전성 범프(B)들은 패키지 기판(S)과 반도체 칩(C) 사이에 개재될 수 있다. 도전성 범프(B)들은 솔더 리플로우 장치(100)에 의해 수행되는 솔더링 공정을 통해서 패키지 기판(S)과 반도체 칩(C)에 부착될 수 있다.
솔더 리플로우 장치(100)는 리플로우 챔버(reflow chamber)(110), 히터(heater)(120), 스테이지(stage)(140), 및 리프터(lifter)(130)를 포함할 수 있다. 또한, 솔더 리플로우 장치(100)는 스테이지(140)를 리플로우 챔버(110) 내의 온도 모니터링(monitoring)을 위한 온도 센서(temperature sensor) 등을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 솔더 리플로우 장치(100)는 리플로우 챔버(110) 내에서 가열된 포화 증기에 의해 솔더 페이스트를 솔더링하기 위한 기상식 솔더링(vapor phase soldering) 장치일 수 있다.
리플로우 챔버(110)는 열 전달 유체(F)를 수용하기 위한 저장소를 포함할 수 있다. 저장소는 리플로우 챔버(110) 내의 하부 영역일 수 있다. 리플로우 챔버(110)는 열 절단 유체(heat transfer fluid)(F)의 가열에 의해 발생된 기체가 채워지는 공간을 가질 수 있다. 공간은 저장소를 제외한 리플로우 챔버(110) 내의 나머지 영역일 수 있다. 리플로우 챔버(110)는 수직 방향으로 연장되어 설정된 높이를 가질 수 있다. 리플로우 챔버(110) 내에서 열 전달 유체(F)가 기화되는 것으로부터 발생된 증기가 상부로 올라가고 상단에서 다시 액체 상태로 응축하여 하단의 저장소로 다시 흐를 수 있다.
리플로우 챔버(110) 내부의 압력은 대기압 상태로 유지될 수 있다. 이와 다르게, 리플로우 챔버(110)는 진공 펌프(vacuum pump)와 같은 배기 장치(exhaust apparatus)와 연결되어 리플로우 챔버(110) 내부의 압력을 조절할 수 있다. 리플로우 챔버(110) 내부의 압력은 열 전달 유체(F)의 끓는점을 변경하거나 솔더링 환경을 위한 설정된 압력으로 유지될 수 있다.
열 전달 유체(F)는 솔더링이 발생하는 데 필요한 증기를 제공하기 위해 선택된 화학 물질일 수 있다. 열 전달 유체(F)는 끓는점, 환경 영향 및 생성된 증기의 부식성을 고려하여 선택될 수 있다. 열 전달 유체(F)는 불활성 유기 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 열 전달 유체(F)는 perfluoropolyether(PFPEs) 계열의 갈덴(Galden) 용액을 포함할 수 있다. 갈덴 용액의 끓는점은 230°C일 수 있다.
히터(120)는 리플로우 챔버(110) 내에 수용된 열 전달 유체(F)를 가열하여 포화 증기를 생성할 수 있다. 히터(120)는 리플로우 챔버(110)의 바닥에 열 전달 유체(F) 내에 침지된 형태의 전기 저항기(electrical resistor)를 포함할 수 있다. 이와 다르게, 히터(120)는 저장소 둘레를 감싸는 코일 형태의 저항기를 포함할 수도 있다.
또한, 리플로우 챔버(110)의 측벽 상에는 온도 조절 기구의 일부로서 히터가 설치되어, 리플로우(reflow) 공정 시에 리플로우 챔버(110)의 온도를 제어할 수 있다.
스테이지(140)는 리플로우 챔버(110) 내에서 승강 가능하도록 설치될 수 있다. 스테이지(140)를 승강시키기 위한 리프터(130)는 이송 레일(transfer rail), 이송 스크류(transfer screw), 이송 벨트(transfer belt) 방식 등의 다양한 방식의 구동기들을 포함할 수 있다. 스테이지(140)의 양단은 이송 로드(transfer rod)들(134)에 의해 지지되고, 선형 구동기(linear actuator)(132)는 이송 로드(134)들을 따라 스테이지(140)를 승강시킬 수 있다.
응축 장치(200)는 솔더 리플로우 장치(100)에 의해 처리된 반도체 패키지(P)를 수용할 수 있다. 응축 장치(200)는 열 전달 유체(F)로부터 발생된 기체를 응축시켜서 액체로 전환시킬 수 있다.
응축 장치(200)는 도입 라인(inlet line)(500)을 통해서 솔더 리플로우 장치(100)에 연결될 수 있다. 솔더 리플로우 장치(100) 내에서 열 전달 유체(F)로부터 발생된 기체는 도입 라인(500)을 통해서 응축 장치(200) 내로 도입될 수 있다. 또한, 솔더 리플로우 장치(100) 내에서 발생된 퓸(fume)도 도입 라인(500) 내로 유입될 수 있다.
도입 라인(500)은 메인 덕트(main duct)(510) 및 적어도 하나의 분기 덕트(branch duct)(520)를 포함할 수 있다. 메인 덕트(510)의 일단이 솔더 리플로우 장치(100)의 상부면, 즉 리플로우 챔버(110)의 상부면에 연결될 수 있다. 메인 덕트(510)의 타단은 응축 장치(200)의 상부까지 연장될 수 있다. 분기 덕트(520)는 메인 덕트(510)로부터 아래로 연장되어 응축 장치(200)의 상부면에 연결될 수 있다. 따라서, 기체와 퓸은 메인 덕트(510)를 통해서 분기 덕트(520)로 유입될 수 있다.
본 실시예에서, 분기 덕트(520)는 복수개로 이루어질 수 있다. 퓸은 복수개의 분기 덕트(520)들의 내부를 따라 이동하는 중에, 분기 덕트(520)들의 내벽들에 묻게 될 수 있다. 즉, 복수개의 분기 덕트(520)들은 퓸에게 긴 이동 경로를 부여함으로써, 퓸이 응축 장치(200) 내로 반입된 반도체 패키지(P)에 묻는 것을 억제시킬 수 있다. 따라서, 열 전달 유체(F)로부터 발생된 기체만이 분기 덕트(520)들을 통해서 응축 장치(200) 내로 도입될 수 있다.
응축 장치(200)는 응축 챔버(condensation chamber)(210) 및 적어도 하나의 칠러(chiller)(220)를 포함할 수 있다. 응축 챔버(210)는 솔더 리플로우 장치(100)에 의해 처리된 반도체 패키지(P)를 수용할 수 있다. 분기 덕트(520)들이 응축 챔버(210)의 상부면에 연결될 수 있다. 따라서, 열 전달 유체(F)로부터 발생된 기체가 분기 덕트(520)들을 통해서 응축 챔버(210) 내로 도입될 수 있다.
칠러(220)는 응축 챔버(210)의 외벽에 배치되어, 기체의 응축을 위한 온도를 응축 챔버(210)에 부여할 수 있다. 본 실시예에서, 칠러(220)는 응축 챔버(210)의 외벽에 부착된 3개로 이루어진 것으로 예시하였으나, 이에 국한되지 않을 수 있다.
따라서, 응축 챔버(210) 내로 도입된 기체는 칠러(220)로부터 제공된 냉기에 의해 응축되어 액체로 전환될 수 있다. 즉, 응축 챔버(210) 내로 반입된 반도체 패키지(P)는 칠러(220)로부터 제공된 냉기에 의해서 동결 건조(lyophilization)되어, 기체, 즉 열 전달 유체(F)가 반도체 패키지(P)로부터 제거될 수 있다. 액체는 응축 챔버(210)의 저면에 수집될 수 있다.
응축 챔버(210)의 저면에 수집된 액체는 회수 라인(return line)(600)을 통해서 솔더 리플로우 장치(100)의 리플로우 챔버(110)로 회수될 수 있다. 회수 라인(600)의 일단은 응축 챔버(210)의 저면에 연결될 수 있으나, 이에 국한되지 않을 수 있다. 회수 라인(600)의 타단은 리플로우 챔버(110)의 저면에 연결될 수 있으나, 이에 국한되지 않을 수 있다. 예를 들어서, 회수 라인(600)의 일단은 응축 챔버(210)의 측면에 연결되고, 타단은 리플로우 챔버(110)의 측면에 연결될 수도 있다.
이와 같이, 응축 장치(200)가 반도체 패키지(P)를 동결 건조시키므로, 열 전달 유체(F)가 세정 장치(300)로 유입되지 않을 수 있다. 따라서, 열 전달 유체(F)가 세정 장치(300)의 세정제와 혼합되어, 세정제의 세정 능력이 저하되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 응축 장치(200) 내에 수집된 액체는 회수 라인(600)을 통해서 다시 솔더 리플로우 장치(100)로 회수되어, 후속 리플로우 공정에서 재사용될 수가 있다.
세정 장치(300)는 응축 장치(200)에 의해 처리된 반도체 패키지(P)를 수용할 수 있다. 세정 장치(300)는 세정제를 이용해서 반도체 패키지(P)를 세정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 반도체 패키지(P)에 묻은 열 전달 유체(F)는 응축 장치(200)에 의해서 응축되어 솔더 리플로우 장치(100)로 회수되므로, 열 전달 유체(F)가 세정 장치(300)로 도입되지 않을 수 있다. 따라서, 열 전달 유체(F)가 세정제에 혼합되는 것이 방지되어, 세정제의 세정 능력이 유지될 수 있다. 본 실시예에서, 세정제는 탈이온수(deionized water)(DI)를 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않을 수 있다.
본 실시예에서, 세정 장치(300)는 초음파(ultrasonic) 세정 장치를 포함할 수 있다. 초음파 세정 장치(300)는 탈이온수(DI)에 초음파를 인가하여 반도체 패키지(P)를 세정할 수 있다. 이러한 초음파 세정 장치(300)는 특별한 방식으로 국한되지 않고, 여러 가지 방식들을 포함할 수 있다.
세정 장치(300)는 세정 챔버(cleaning chamber)(310) 및 초음파 인가부(microwave applier)(320)를 포함할 수 있다. 세정 챔버(310)는 탈이온수(DI)를 수용할 수 있다. 응축 장치(200)에 의해 처리된 반도체 패키지(P)는 세정 챔버(310) 내로 반입되어, 탈이온수(DI)에 침지될 수 있다. 초음파 인가부(320)는 탈이온수(DI)로 초음파를 인가할 수 있다. 초음파가 인가된 탈이온수(DI)의 진동에 의해서 반도체 패키지(P)가 세정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
본 실시예의 솔더 리플로우 시스템(1000a)은 응축 장치를 제외하고는 도 1에 도시된 솔더 리플로우 시스템(1000)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 응축 장치(200a)는 응축 챔버(210), 건조 기체 탱크(dry gas tank)(230) 및 적어도 하나의 노즐(nozzle)(240)을 포함할 수 있다. 응축 챔버(210)는 솔더 리플로우 장치(100)에 의해 처리된 반도체 패키지(P)를 수용할 수 있다. 분기 덕트(520)들이 응축 챔버(210)의 상부면에 연결될 수 있다. 따라서, 열 전달 유체(F)로부터 발생된 기체가 분기 덕트(520)들을 통해서 응축 챔버(210) 내로 도입될 수 있다.
노즐(240)은 응축 챔버(210)의 내벽에 배치될 수 있다. 노즐(240)은 건조 기체 탱크(230)에 연결될 수 있다. 노즐(240)은 건조 기체 탱크(230)로부터 제공된 건조 기체를 응축 챔버(210)의 내부로 분사할 수 있다. 본 실시예에서, 노즐(240)은 응축 챔버(210)의 외벽에 부착된 3개로 이루어진 것으로 예시하였으나, 이에 국한되지 않을 수 있다.
따라서, 응축 챔버(210) 내로 도입된 기체는 노즐(240)로부터 분사된 건조 기체에 의해 응축되어 액체로 전환될 수 있다. 즉, 응축 챔버(210) 내로 반입된 반도체 패키지(P)는 건조 기체에 의해 건조되어, 기체, 즉 열 전달 유체(F)가 반도체 패키지(P)로부터 제거될 수 있다. 본 실시예에서, 건조 기체는 건조 공기를 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
본 실시예의 솔더 리플로우 시스템(1000b)은 시스템 챔버를 제외하고는 도 1에 도시된 솔더 리플로우 시스템(1000)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 솔더 리플로우 시스템(1000b)은 제 1 시스템 챔버(410) 및 제 2 시스템 챔버(420)를 포함할 수 있다. 제 1 시스템 챔버(410)는 솔더 리플로우 장치(100) 및 응축 장치(200)를 수용할 수 있다. 제 2 시스템 챔버(420)는 세정 장치(300)를 수용할 수 있다. 제 1 시스템 챔버(410)와 제 2 시스템 챔버(420)는 인-라인(in-line) 방식에 의해 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
본 실시예의 솔더 리플로우 시스템(1000c)은 세정 장치를 제외하고는 도 3에 도시된 솔더 리플로우 시스템(1000b)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 세정 장치는 수세식(flush) 세정 장치(300c)를 포함할 수 있다. 수세식 세정 장치(300c)는 세정부(cleaning region)(310c) 및 건조부(drying region)(320c)를 포함할 수 있다. 세정부(310c)는 반도체 패키지(P)로 세정제를 분사할 수 있다. 건조부(320c)는 반도체 패키지(P)의 세정제를 건조시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 리플로우 시스템을 나타내는 단면도이다.
본 실시예의 솔더 리플로우 시스템(1000d)은 시스템 챔버를 제외하고는 도 1에 도시된 솔더 리플로우 시스템(1000)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 솔더 리플로우 시스템(1000d)은 제 1 시스템 챔버(410), 제 2 시스템 챔버(412) 및 제 3 시스템 챔버(414)를 포함할 수 있다. 제 1 시스템 챔버(410)는 솔더 리플로우 장치(100)를 수용할 수 있다. 제 2 시스템 챔버(412)는 응축 장치(200)를 수용할 수 있다. 제 3 시스템 챔버(414)는 세정 장치(300)를 수용할 수 있다. 따라서, 제 1 시스템 챔버(400), 제 2 시스템 챔버(400) 및 제 3 시스템 챔버(400)는 클러스터(cluster) 형태를 가질 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 솔더 리플로우 시스템을 이용해서 솔더를 리플로우시키는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 단계 ST700에서, 솔더 페이스트(solder paste)를 패키지 기판(S)의 상부면에 도포할 수 있다.
솔더 페이스트는 패키지 기판(S) 상에 프린팅될 수 있다. 예를 들면, 솔더 페이스트는 스텐실 프린터(stencil printer)에 의해 프린팅될 수 있다. 스텐실은 이후에 배치되는 도전성 범프(B)들의 배열에 대응하는 복수개의 개구들을 가질 수 있다.
단계 ST710에서, 솔더를 솔더 페이스트 상에 배치할 수 있다.
단계 ST720에서, 반도체 칩(C)을 솔더 상에 배치할 수 있다.
단계 ST730에서, 반도체 칩(C)이 탑재된 패키지 기판(S)을 솔더 리플로우 장치(100) 내로 반입할 수 있다.
단계 ST740에서, 히터(110)가 열 전달 유체(F)를 가열하여, 열 전달 유체(F)로부터 기체를 형성할 수 있다.
단계 ST750에서, 리프터(230)가 스테이지(200)를 수직 방향으로 이동시켜서, 기체를 솔더 페이스트에 접촉시킬 수 있다. 솔더 페이스트는 가열되어 솔더를 리플로우시킴으로써, 도전성 범프(B)가 패키지 기판(S)과 반도체 칩(C) 사이에 형성된 반도체 패키지(P)가 완성될 수 있다.
단계 ST760에서, 반도체 패키지(P)를 응축 장치(200)의 응축 챔버(210) 내로 반입시킬 수 있다. 또한, 기체가 도입 라인(500)을 통해서 응축 챔버(210)로 도입될 수 있다. 반면에, 리플로우 공정 중에 발생된 퓸은 복수개의 분기 덕트(520)들의 내벽에 묻을 수 있다.
단계 ST770에서, 칠러(220)가 응축 챔버(210)에 응축 분위기를 형성하여, 기체는 응축되어 액체로 전환될 수 있다. 액체는 응축 챔버(210)의 저면에 수집될 수 있다. 수집된 액체는 회수 라인(600)을 통해서 솔더 리플로우 장치(100)의 리플로우 챔버(110)로 회수될 수 있다. 따라서, 회수된 액체, 즉 열 전달 유체(F)의 재사용율이 향상될 수 있다.
단계 ST780에서, 반도체 패키지(P)를 세정 장치(300)의 세정 챔버(310)로 반입시킬 수 있다. 반도체 패키지(P)는 세정 챔버(310) 내의 세정제에 침지될 수 있다. 열 전달 유체(F)는 응축 장치(200)에 의해 제거되었으므로, 열 전달 유체(F)가 세정제에 혼합되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 세정제의 세정 능력이 그대로 유지되어, 반도체 패키지(P)의 세정 효율이 향상될 수 있다.
단계 ST790에서, 세정 공정 완료 이후, 몰딩 부재(molding member)를 패키지 기판(S) 상에 형성하여, 반도체 칩(C)들을 몰딩 부재로 덮을 수 있다.
단계 ST800에서, 패키지 기판(S)을 절단하여 복수개의 반도체 패키지(P)들을 최종적으로 완성할 수 있다.
전술한 공정들을 통해, 로직 소자(logic device)나 메모리 소자(memory device)를 포함하는 반도체 패키지(P)(P) 및 이를 포함하는 반도체 모듈을 양산할 수 있다. 반도체 패키지(P)(P)는, 예를 들어, 중앙처리장치(CPU, MPU), 애플리케이션 프로세서(AP) 등과 같은 로직 소자, 예를 들어 에스램(SRAM) 장치, 디램(DRAM) 장치, 고대역폭 메모리(HBM) 장치 등과 같은 휘발성 메모리 장치, 및 예를 들어 플래시 메모리 장치, 피램(PRAM) 장치, 엠램(MRAM) 장치, 알램(RRAM) 장치 등과 같은 불휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.
본 실시예들에 따르면, 솔더 리플로우 장치(100)와 세정 장치(300) 사이에 배치된 응축 장치(200)가 열 전달 유체(F)로부터 발생된 기체를 응축하여 액체로 전환시킬 수 있다. 따라서, 반도체 패키지(P)에 묻은 열 전달 유체(F)가 응축 장치(200)에 의해 제거되므로, 열 전달 유체(F)가 세정 장치(300)로 도입되지 않을 수 있다. 결과적으로, 열 전달 유체(F)가 세정제에 혼합되는 것이 방지되어, 세정제의 세정 능력이 유지될 수 있다.
또한, 퓸은 복수개의 분기 덕트(520)들의 내부를 따라 이동하는 중에, 분기 덕트(520)들의 내벽들에 묻게 되어, 퓸이 응축 장치(200) 내로 반입된 반도체 패키지(P)에 묻는 것을 억제될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 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.
P ; 반도체 패키지 S ; 패키지 기판
C ; 반도체 칩 B ; 도전성 범프
100 ; 솔더 리플로우 장치 110 ; 리플로우 챔버
120 ; 히터 130 ; 리프터
140 ; 스테이지 200 ; 응축 장치
210 ; 응축 챔버 220 ; 칠러
230 ; 건조 기체 탱크 240 ; 노즐
300 ; 초음파 세정 장치 310 ; 세정 챔버
320 ; 초음파 인가부 300c ; 수세식 세정 장치
310c ; 세정부 320c ; 건조부
400 ; 시스템 챔버 410 ; 제 1 시스템 챔버
412 ; 제 2 시스템 챔버 414 ; 제 3 시스템 챔버
500 ; 도입 라인 510 ; 메인 덕트
520 ; 분기 덕트 600 ; 회수 라인

Claims (10)

  1. 반도체 패키지(P)의 솔더를 열 전달 유체(F)를 이용해서 리플로우시키는 솔더 리플로우 장치(100);
    상기 솔더 리플로우 장치(100)에 의해 처리된 상기 반도체 패키지(P)를 수용하고, 상기 열 전달 유체(F)로부터 발생된 기체를 응축하여 액체로 전환시키는 응축 장치(200); 및
    상기 응축 장치(200)에 의해 처리된 상기 반도체 패키지(P)를 세정제를 이용해서 세정하는 세정 장치(300)를 포함하는 솔더 리플로우 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 솔더 리플로우 장치(100)와 상기 응축 장치(200)를 연결하여 상기 솔더 리플로우 장치(100) 내에서 발생된 상기 기체를 상기 응축 장치(200)로 도입시키는 도입 라인(500)을 더 포함하는 솔더 리플로우 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 도입 라인(500)은
    상기 솔더 리플로우 장치(100)의 상부면으로부터 상기 응축 장치(200)의 상부로 연장된 메인 덕트(510); 및
    상기 메인 덕트(510)로부터 연장되어 상기 응축 장치(200)에 연결된 분기 덕트(520)를 포함하는 솔더 리플로우 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 분기 덕트(520)는 상기 솔더의 리플로우에 의해 발생된 퓸(fume)을 제거하기 위해 복수개로 이루어진 솔더 리플로우 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 응축 장치(200)는
    상기 반도체 패키지(P)를 수용하는 응축 챔버(210); 및
    상기 응축 챔버(210)에 상기 기체의 응축을 위한 온도를 부여하는 칠러(220)(chiller)를 포함하는 솔더 리플로우 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 응축 장치(200)는
    상기 반도체 패키지(P)를 수용하는 응축 챔버(210); 및
    상기 응축 챔버(210)에 배치되어 상기 기체의 응축을 위한 건조 기체를 상기 응축 챔버(210) 내로 분사하는 적어도 하나의 노즐(240)을 포함하는 솔더 리플로우 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 솔더 리플로우 장치(100)와 상기 응축 장치(200)를 연결하여 상기 응축 장치(200)에 의해 형성된 상기 액체를 상기 솔더 리플로우 장치(100)로 회수시키기 위한 회수 라인(600)을 더 포함하는 솔더 리플로우 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 세정제는 탈이온수(DI)를 포함하는 솔더 리플로우 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 세정 장치(300)는 상기 탈이온수(DI)를 이용한 초음파 세정 장치를 포함하는 솔더 리플로우 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 세정 장치(300)는 상기 탈이온수(DI)를 이용한 수세식 세정 장치(300)를 포함하는 솔더 리플로우 시스템.
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